Vad är molförhållandet i en kemisk reaktion?

I en kemisk reaktion avser molförhållandet förhållandet mellan antalet mol av ett ämne och antalet mol av ett annat . En kemisk reaktion kan ha ett eller flera molförhållanden, beroende på hur många kemikalier som är inblandade. Dessa molära relationer är baserade på den balanserade balanserade kemiska ekvationen och kan skrivas för alla inblandade ämnen, vare sig det är reaktanter eller produkter.

I alla fall där molförhållanden behöver användas är det första steget alltid att skriva och anpassa den kemiska ekvationen för reaktionen i fråga. Detta beror på att molförhållandena erhålls direkt från de stökiometriska koefficienterna för den balanserade kemiska ekvationen.

Användbarhet av molära förhållanden

Molära förhållanden används inom kemi, och i synnerhet inom stökiometri, för att omvandla antalet mol av ett ämne till mol av ett annat. Med andra ord fungerar molförhållandena som omvandlingsfaktorer mellan molerna av de olika arterna som är involverade i en kemisk reaktion .

Varje molförhållande kan skrivas på två olika sätt, beroende på vilket av de två ämnena som nämns först, men båda förhållandena representerar exakt samma sak.

Till exempel , om det sägs att i butanförbränningsreaktionen reagerar butan och syre i ett molförhållande av 1:4 (läs ett till fyra), betyder det att 1 mol butan reagerar för varje 4 mol syre. Samma förhållande kan också indikeras omvänt, vilket anger att syre och butan reagerar i ett molförhållande på 4:1. Meningen, i det här fallet, är exakt densamma som den föregående: att för varje 4 mol syre reagerar 1 mol butan.

Molförhållanden och betydande siffror

En viktig punkt att tänka på när man använder molförhållanden i stökiometriska beräkningar är antalet signifikanta siffror de har.

Eftersom dessa molförhållanden erhålls från de stökiometriska koefficienterna för den matchade kemiska reaktionen, och dessa är heltal, anses även talen som används i molförhållandena vara heltal.

Man bör komma ihåg att denna typ av tal har ett oändligt antal signifikanta siffror, så när de används i någon beräkning har molära förhållanden ingen effekt på det slutliga antalet siffror som resultatet måste avrundas till.

Exempel på användning av molförhållanden

Nedan följer några exempel på hur man använder molförhållanden för att lösa olika typer av problem i samband med kemiska reaktioner.

Fall 1: Molärt förhållande mellan två reaktanter

Problem: Antag att för förbränningsreaktionen av etan (C ₂ H ₆ ) ombeds du bestämma hur många mol syrgas (O ₂ ) som reagerar med 3,75 mol etan.

Lösning: Eftersom det som uppmanas att beräkna är antalet mol av ett ämne från antalet mol av ett annat, där båda är relaterade med hjälp av en kemisk reaktion ( förbränning ), så kan detta problem enkelt lösas med hjälp av förhållandet molar mellan etan och syre. Detta innebär bara tre enkla steg:

Steg 1: Skriv den balanserade kemiska ekvationen

Eftersom det är förbränningsreaktionen av etan, fortsätter vi att skriva ekvationen där etan reagerar med syre för att producera koldioxid och vatten:

eller, med endast heltal:

Steg 2: Skriv det relevanta molförhållandet

Eftersom molförhållandet av intresse är förhållandet mellan etan och syre och deras respektive koefficienter är 2 och 7, är molförhållandet mellan etan och syre 2:7. Detta kan också skrivas i form av en matematisk ekvation:

Likheten till höger visar att två valfria bråk är lika med 1, så de kan användas som enhetsomvandlingsfaktorer efter behov.

Steg 3: Använd molförhållandet som en omvandlingsfaktor

Nu när du har de två omvandlingsfaktorerna mellan etan och syre för förbränningsreaktionen av den förra, kan en av dem användas för att få lösningen på problemet. Vilken som används beror på vad som efterfrågas och vilken data som finns tillgänglig. I det här fallet begärs antalet mol syre och antalet mol etan anges, så den andra omvandlingsfaktorn används:

Så för att helt bränna 3,75 mol etan behövs 13,1 mol molekylärt syre.

Fall 2: Molförhållande mellan reaktanter och produkter

Problem: För dynamitexplosionsreaktionen som visas nedan, ange molförhållandet mellan nitroglycerin (C ₃ H ₅ N ₃ O ₉ ) och var och en av produkterna.

Lösning: Som kan ses är den tidigare ekvationen inte balanserad, så det första steget blir att balansera den. När det är gjort skrivs varje molärt förhållande mellan reaktanten och reaktionsprodukterna, som är fyra, direkt. Den anpassade reaktionen är:

Nu kan alla molförhållanden skrivas:

• Förhållandet mellan nitroglycerin och kväve (N ₂ ) är 4:6 eller 2:3, vilket innebär att för varje 2 mol nitroglycerin som sönderfaller produceras 3 mol kväve.
• Förhållandet mellan nitroglycerin och koldioxid (CO ₂ ) är 4:12 eller 1:3, vilket innebär att för varje 2 mol nitroglycerin som bryts ner så bildas 3 mol koldioxid.
• Förhållandet mellan nitroglycerin och syre (O ₂ ) är 4:1, vilket innebär att för varje 4 mol nitroglycerin som sönderfaller produceras 1 mol syre.
• Förhållandet mellan nitroglycerin och vatten (H ₂ O) är 4:10 eller 2:5, vilket innebär att för varje 2 mol nitroglycerin som bryts ner, produceras 5 mol vatten.

Referenser

Reaktionernas stökiometri. (2020, 30 oktober). Hämtad från https://espanol.libretexts.org/@go/page/1821

Stökiometrin av gasformiga ämnen, blandningar och reaktioner. (2020, 30 oktober). Hämtad från https://espanol.libretexts.org/@go/page/1870

Gutierrez-Avella, DM, & Guardado-Perez, JA (2010). Sätt att uttrycka den kemiska sammansättningen 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. Hämtad från https://openstax.org/books/chemistry-2e/pages/1-1-chemistry-in-context