6.3: Massaberekeningen

De in de vorige paragraaf beschreven methoden stellen ons in staat om reactanten en producten uit te drukken in termen van mol, maar wat als we willen weten hoeveel gram van een reactant nodig zou zijn om een bepaald aantal grammen van een bepaald product te produceren? Deze logische uitbreiding is natuurlijk triviaal! In hoofdstuk 4 hebben we geleerd molaire hoeveelheden uit te drukken in termen van de massa’s van reactanten of producten. Bijvoorbeeld, de reductie van ijzer(III)oxide door waterstofgas levert metallisch ijzer en water op. Als we zouden vragen hoeveel gram elementair ijzer zal worden gevormd door de reductie van 1,0 gram ijzer(III)oxide, zouden we gewoon de molaire stoichiometrie gebruiken om het aantal mol ijzer te bepalen dat zou worden geproduceerd, en vervolgens de mol omrekenen in gram met behulp van de bekende molaire massa. Een gram Fe2O3 kan bijvoorbeeld worden omgerekend in mol Fe2O3 door te onthouden dat het aantal mol van een stof gelijk is aan het aantal gram van die stof gedeeld door de molaire massa van die stof:

Met deze aanpak kan de massa van een reactant in ons reactiepad worden ingevoegd als de verhouding tussen massa en molaire massa. Dit wordt hier getoond voor de reductie van 1,0 gram Fe2O3.

We stellen het probleem op om op te lossen voor mol product; de algemene vergelijking is:

De stoichiometrische molverhouding is zo opgesteld dat mol reactant opheft, wat een oplossing geeft in mol product. Substitueren,

Het is vaak eenvoudiger om de verhouding (massa)/(molmassa) uit te drukken zoals hieronder,

Doen we dit, en herschikken we,

Dat wil zeggen, de reductie van 1,0 gram Fe2O3 door overmaat waterstofgas levert 0,013 mol elementair ijzer op. Al deze berekeningen zijn goed tot op twee significante cijfers, gebaseerd op de massa van ijzer(III)oxide in het oorspronkelijke probleem (1,0 gram). Merk op dat we in deze oplossing twee conversiefactoren (verhoudingen) hebben; één van massa naar molaire massa en de tweede, de stoichiometrische molverhouding uit de uitgebalanceerde chemische vergelijking. Nu we weten dat we 0,013 mol Fe hebben, kunnen we dat omrekenen in grammen door te weten dat één mol Fe een massa heeft van 55,85 gram; de opbrengst zou 0,70 gram zijn.

We kunnen onze basisopzet ook wijzigen zodat we het aantal grammen ijzer rechtstreeks kunnen vinden.

Hier hebben we eenvoudig de hoeveelheid (mol molmassa) gesubstitueerd om de massa ijzer te krijgen die zou worden geproduceerd. Ook hier stellen we het probleem op om op te lossen voor mol product;

In plaats van mol product en mol reactant gebruiken we de uitdrukkingen voor massa en molaire massa, zoals in het schema hierboven. De stoichiometrische molverhouding is zo opgesteld dat mol reactant (het gegeven) opheft, waardoor een oplossing in mol product ontstaat. Substitueren,

Herschikken en opheffen van eenheden,