Jaki jest stosunek molowy w reakcji chemicznej?

W reakcji chemicznej stosunek molowy odnosi się do stosunku liczby moli jednej substancji do liczby moli innej . Reakcja chemiczna może mieć jeden lub więcej stosunków molowych, w zależności od tego, ile chemikaliów jest zaangażowanych. Te zależności molowe są oparte na zrównoważonym zrównoważonym równaniu chemicznym i można je zapisać dla dowolnej pary zaangażowanych substancji, czy to reagentów, czy produktów.

We wszystkich przypadkach, w których należy zastosować stosunki molowe, pierwszym krokiem jest zawsze napisanie i dopasowanie równania chemicznego dla danej reakcji. Dzieje się tak, ponieważ stosunki molowe uzyskuje się bezpośrednio ze współczynników stechiometrycznych zbilansowanego równania chemicznego.

Użyteczność stosunków molowych

Stosunki molowe są stosowane w chemii, aw szczególności w stechiometrii, do przeliczania liczby moli jednej substancji na mole innej. Innymi słowy, stosunki molowe służą jako współczynniki konwersji między molami różnych związków biorących udział w reakcji chemicznej .

Każdy stosunek molowy można zapisać na dwa różne sposoby, w zależności od tego, która z dwóch substancji jest wymieniona jako pierwsza, ale oba stosunki reprezentują dokładnie to samo.

Na przykład , jeśli powiedziano, że w reakcji spalania butanu, butan i tlen reagują w stosunku molowym 1:4 (odczytaj jeden do czterech), oznacza to, że 1 mol butanu reaguje na każde 4 mole tlenu. Tę samą zależność można również wskazać odwrotnie, stwierdzając, że tlen i butan reagują w stosunku molowym 4:1. Znaczenie w tym przypadku jest dokładnie takie samo jak poprzednie: na każde 4 mole tlenu reaguje 1 mol butanu.

Stosunki molowe i liczby znaczące

Ważnym punktem do rozważenia przy stosowaniu stosunków molowych w obliczeniach stechiometrycznych jest liczba cyfr znaczących, które mają.

Ponieważ te stosunki molowe uzyskuje się ze współczynników stechiometrycznych dopasowanej reakcji chemicznej, a są to liczby całkowite, to liczby użyte w stosunkach molowych są również uważane za liczby całkowite.

Należy pamiętać, że tego typu liczba ma nieskończoną liczbę cyfr znaczących, więc stosowane w dowolnych obliczeniach stosunki molowe nie mają wpływu na ostateczną liczbę cyfr, do których należy zaokrąglić wynik.

Przykłady zastosowania stosunków molowych

Poniżej znajduje się kilka przykładów wykorzystania stosunków molowych do rozwiązywania różnych typów problemów związanych z reakcjami chemicznymi.

Przypadek 1: Stosunek molowy między dwoma reagentami

Problem: Załóżmy, że w przypadku reakcji spalania etanu (C ₂ H ₆ ) musisz określić, ile moli gazowego tlenu (O ₂ ) reaguje z 3,75 molami etanu.

Rozwiązanie: Ponieważ to, co jest wymagane do obliczenia, to liczba moli jednej substancji na podstawie liczby moli innej, gdzie obie są powiązane za pomocą reakcji chemicznej ( spalania ), to problem ten można łatwo rozwiązać, korzystając z zależności molowej między etan i tlen. Obejmuje to tylko trzy proste kroki:

Krok 1: Zapisz zbilansowane równanie chemiczne

Ponieważ jest to reakcja spalania etanu, przystępujemy do napisania równania, w którym etan reaguje z tlenem, tworząc dwutlenek węgla i wodę:

lub używając tylko liczb całkowitych:

Krok 2: Zapisz odpowiedni stosunek molowy

Ponieważ interesujący nas stosunek molowy to stosunek etanu do tlenu, a ich odpowiednie współczynniki wynoszą 2 i 7, to stosunek molowy etanu do tlenu wynosi 2:7. Można to również zapisać w postaci równania matematycznego:

Równość po prawej stronie pokazuje, że dowolne dwa ułamki są równe 1, więc w razie potrzeby można ich użyć jako współczynników konwersji jednostek.

Krok 3: Użyj stosunku molowego jako współczynnika konwersji

Teraz, gdy masz dwa współczynniki konwersji między etanem a tlenem dla reakcji spalania pierwszego z nich, jeden z nich może być użyty do uzyskania rozwiązania problemu. Który z nich jest używany, zależy od tego, o co jest wymagane i jakie dane są dostępne. W tym przypadku wymagana jest liczba moli tlenu i podawana jest liczba moli etanu, dlatego stosuje się drugi współczynnik konwersji:

Tak więc, aby całkowicie spalić 3,75 mola etanu potrzeba 13,1 mola tlenu cząsteczkowego.

Przypadek 2: Stosunek molowy między reagentami a produktami

Zadanie: Dla pokazanej poniżej reakcji wybuchu dynamitu wskaż stosunek molowy nitrogliceryny (C ₃ H ₅ N ₃ O ₉ ) do każdego z produktów.

Rozwiązanie: Jak widać, poprzednie równanie nie jest zbilansowane, więc pierwszym krokiem będzie jego zbilansowanie. Po wykonaniu tej czynności każdy związek molowy między reagentem a produktami reakcji, których jest cztery, jest zapisywany bezpośrednio. Dopasowana reakcja to:

Teraz wszystkie stosunki molowe można zapisać:

• Stosunek nitrogliceryny do azotu (N ₂ ) wynosi 4:6 lub 2:3, co oznacza, że ​​na każde 2 mole nitrogliceryny, które ulegają rozkładowi, powstają 3 mole azotu.
• Stosunek nitrogliceryny do dwutlenku węgla (CO ₂ ) wynosi 4:12 lub 1:3, co oznacza, że ​​na każde 2 mole nitrogliceryny, które się rozkładają, powstają 3 mole dwutlenku węgla.
• Stosunek nitrogliceryny do tlenu (O ₂ ) wynosi 4:1, co oznacza, że ​​na każde 4 mole nitrogliceryny, która ulega rozkładowi, powstaje 1 mol tlenu.
• Stosunek nitrogliceryny do wody (H ₂ O) wynosi 4:10 lub 2:5, co oznacza, że ​​na każde 2 mole nitrogliceryny, które ulegają rozkładowi, powstaje 5 moli wody.

Bibliografia

Stechiometria reakcji. (2020, 30 października). Pobrane z https://espanol.libretexts.org/@go/page/1821

Stechiometria substancji gazowych, mieszanin i reakcji. (2020, 30 października). Pobrane z https://espanol.libretexts.org/@go/page/1870

Gutierrez-Avella, DM i Guardado-Perez, JA (2010). Sposoby wyrażania składu chemicznego w SI. Edukacja chemiczna , 21 (1), 47–52. https://doi.org/10.1016/s0187-893x(18)30072-7

Kwiaty, P., Theopold, K., Langley, R., Robinson, WR, (2019). Chemia 2e. Pobrane z https://openstax.org/books/chemistry-2e/pages/1-1-chemistry-in-context