6.3: Tömegszámítások

Az előző fejezetben ismertetett módszerek lehetővé teszik, hogy a reaktánsokat és a termékeket molban fejezzük ki, de mi van akkor, ha azt szeretnénk tudni, hogy hány gramm reaktánsra van szükség egy adott számú termék adott számú grammjának előállításához? Ez a logikai kiterjesztés természetesen triviális! A 4. fejezetben megtanultuk, hogy a moláris mennyiségeket a reaktánsok vagy a termékek tömegével fejezzük ki. Például a vas(III)-oxid hidrogéngázzal történő redukciója során fémes vas és víz keletkezik. Ha azt kérdeznénk, hogy hány gramm elemi vas keletkezik 1,0 gramm vas(III)-oxid redukciója során, akkor egyszerűen a moláris sztöchiometria segítségével meghatározzuk a keletkező vas mólszámát, majd a mólokat az ismert moláris tömeg segítségével átváltjuk grammokra. Például egy gramm Fe2O3 átváltható mol Fe2O3-ra, ha emlékszünk arra, hogy egy anyag mólja egyenértékű az adott anyag grammjának és az adott anyag moláris tömegének hányadosával:

\

Ezzel a megközelítéssel a reaktáns tömegét a tömeg és a moláris tömeg arányaként beilleszthetjük a reakcióútvonalunkba. Ezt itt 1,0 gramm Fe2O3 redukciójára mutatjuk be.

\

A feladatot úgy állítjuk be, hogy a mol termékre oldjuk meg; az általános egyenlet a következő:

\

A sztöchiometriai molarányt úgy állítjuk be, hogy a mol reagens eltörlődik, így a megoldás a mol termék. Behelyettesítve,

\

Gyakran egyszerűbb a (tömeg)/(moláris tömeg) arányt az alábbiak szerint kifejezni,

Ezzel, és átrendezve,

\

Ez azt jelenti, hogy 1,0 gramm Fe2O3 redukciója felesleges hidrogéngázzal 0,013 mol elemi vasat eredményez. Mindezek a számítások az eredeti feladatban szereplő vas(III)-oxid tömegéből (1,0 gramm) kiindulva két szignifikáns számjegy pontosságúak. Vegyük észre, hogy ebben a megoldásban két átváltási tényező (arány) van; az egyik a tömegről a moláris tömegre, a másik pedig a kiegyensúlyozott kémiai egyenletből származó sztöchiometrikus mólarány. Mivel tudjuk, hogy 0,013 mól Fe-vel rendelkezünk, ezt most át tudnánk számítani grammra, ha tudnánk, hogy egy mól Fe tömege 55,85 gramm; a hozam 0,70 gramm lenne.

Az alapfelállásunkat úgy is módosíthatjuk, hogy közvetlenül meg tudjuk találni a vas grammszámát.

Itt egyszerűen behelyettesítjük a mennyiséget (mól moláris tömege), hogy megkapjuk a keletkező vas tömegét. Ismét úgy állítottuk be a feladatot, hogy a mol termékre oldjuk meg;

\

A mol termék és a mol reagens helyett a tömeg és a moláris tömeg kifejezéseket használjuk, ahogy a fenti séma mutatja. A sztöchiometriai molarányt úgy állítjuk be, hogy a mol reaktáns (az adott) kioltódik, így a megoldás a mol termékben lesz. Behelyettesítve,

Egységek átrendezése és törlése,