Hvad er molforholdet i en kemisk reaktion?

I en kemisk reaktion refererer molforholdet til forholdet mellem antallet af mol af et stof og antallet af mol af et andet . En kemisk reaktion kan have et eller flere molforhold, afhængig af hvor mange kemikalier der er involveret. Disse molære forhold er baseret på den afbalancerede afbalancerede kemiske ligning og kan skrives for ethvert par af involverede stoffer, det være sig reaktanter eller produkter.

I alle tilfælde, hvor der skal bruges molforhold, er det første trin altid at skrive og tilpasse den kemiske ligning for den pågældende reaktion. Dette skyldes, at molforholdene er opnået direkte fra de støkiometriske koefficienter i den afbalancerede kemiske ligning.

Nytte af molforhold

Molære forhold bruges i kemi, og især i støkiometri, til at omdanne antallet af mol af et stof til mol af et andet. Med andre ord tjener molforholdene som omregningsfaktorer mellem mol af de forskellige arter, der er involveret i en kemisk reaktion .

Hvert molforhold kan skrives på to forskellige måder, afhængigt af hvilket af de to stoffer, der nævnes først, men begge forhold repræsenterer nøjagtig det samme.

For eksempel , hvis det siges, at butan og oxygen reagerer i en butanforbrændingsreaktion i et molforhold på 1:4 (læs en til fire), betyder det, at 1 mol butan reagerer for hver 4 mol oxygen. Det samme forhold kan også angives omvendt, idet det angives, at oxygen og butan reagerer i et molforhold på 4:1. Betydningen i dette tilfælde er nøjagtig den samme som den foregående: at for hver 4 mol ilt reagerer 1 mol butan.

Muldvarpeforhold og væsentlige tal

Et vigtigt punkt at overveje, når du bruger molforhold i støkiometriske beregninger, er antallet af signifikante tal, de har.

Da disse molforhold er opnået ud fra de støkiometriske koefficienter for den matchede kemiske reaktion, og disse er heltal, så anses de anvendte tal i molforholdene også for at være heltal.

Det skal huskes, at denne type tal har et uendeligt antal signifikante tal, så når de bruges i enhver beregning, har molære forhold ingen indflydelse på det endelige antal tal, som resultatet skal afrundes til.

Eksempler på brug af molforhold

Nedenfor er nogle eksempler på brug af molforhold til at løse forskellige typer problemer forbundet med kemiske reaktioner.

Tilfælde 1: Molært forhold mellem to reaktanter

Problem: Antag, at du til forbrændingsreaktionen af ​​ethan (C ₂ H ₆ ) bliver bedt om at bestemme, hvor mange mol iltgas (O ₂ ) der reagerer med 3,75 mol ethan.

Løsning: Da det, der bliver bedt om at beregne, er antallet af mol af et stof ud fra antallet af mol af et andet, hvor begge er relateret ved hjælp af en kemisk reaktion ( forbrænding ), så kan dette problem let løses ved hjælp af forholdet molær mellem ethan og oxygen. Dette involverer kun tre nemme trin:

Trin 1: Skriv den afbalancerede kemiske ligning

Da det er ethans forbrændingsreaktion, fortsætter vi med at skrive ligningen, hvor ethan reagerer med ilt for at producere kuldioxid og vand:

eller ved kun at bruge heltal:

Trin 2: Skriv det relevante molforhold

Da molforholdet af interesse er forholdet mellem ethan og oxygen, og deres respektive koefficienter er 2 og 7, så er molforholdet mellem ethan og oxygen 2:7. Dette kan også skrives i form af en matematisk ligning:

Ligheden til højre viser, at alle to brøker er lig med 1, så de kan bruges som enhedsomregningsfaktorer efter behov.

Trin 3: Brug molforholdet som en konverteringsfaktor

Nu hvor du har de to omregningsfaktorer mellem ethan og oxygen til forbrændingsreaktionen af ​​førstnævnte, kan en af ​​dem bruges til at finde løsningen på problemet. Hvilken der bruges afhænger af, hvad der efterspørges, og hvilke data der er tilgængelige. I dette tilfælde er antallet af mol ilt anmodet, og antallet af mol ethan er angivet, så den anden konverteringsfaktor bruges:

Så for fuldstændig at forbrænde 3,75 mol ethan, er der brug for 13,1 mol molekylært oxygen.

Case 2: Molforhold mellem reaktanter og produkter

Problem: For dynamiteksplosionsreaktionen vist nedenfor, angiv molforholdet mellem nitroglycerin (C ₃ H ₅ N ₃ O ₉ ) og hvert af produkterne.

Løsning: Som det kan ses, er den foregående ligning ikke afbalanceret, så det første skridt vil være at afbalancere den. Når det er gjort, skrives hvert molært forhold mellem reaktanten og reaktionsprodukterne, som er fire, direkte. Den tilpassede reaktion er:

Nu kan alle molforhold skrives:

• Forholdet mellem nitroglycerin og nitrogen (N ₂ ) er 4:6 eller 2:3, hvilket betyder, at for hver 2 mol nitroglycerin, der nedbrydes, produceres 3 mol nitrogen.
• Forholdet mellem nitroglycerin og kuldioxid (CO ₂ ) er 4:12 eller 1:3, hvilket betyder, at for hver 2 mol nitroglycerin, der nedbrydes, produceres 3 mol kuldioxid.
• Forholdet mellem nitroglycerin og oxygen (O ₂ ) er 4:1, hvilket betyder, at for hver 4 mol nitroglycerin, der nedbrydes, produceres der 1 mol oxygen.
• Forholdet mellem nitroglycerin og vand (H ₂ O) er 4:10 eller 2:5, hvilket betyder, at for hver 2 mol nitroglycerin, der nedbrydes, produceres der 5 mol vand.

Referencer

Støkiometri af reaktioner. (2020, 30. oktober). Hentet fra https://espanol.libretexts.org/@go/page/1821

Støkiometri af gasformige stoffer, blandinger og reaktioner. (2020, 30. oktober). Hentet fra https://espanol.libretexts.org/@go/page/1870

Gutierrez-Avella, DM, & Guardado-Perez, JA (2010). Måder at udtrykke den kemiske sammensætning i SI. Chemistry Education , 21 (1), 47–52. https://doi.org/10.1016/s0187-893x(18)30072-7

Flowers, P., Theopold, K., Langley, R., Robinson, WR, (2019). Kemi 2e. Hentet fra https://openstax.org/books/chemistry-2e/pages/1-1-chemistry-in-context