6.3: Calcule de masă

Metodele descrise în secțiunea precedentă ne permit să exprimăm reactanții și produsele în termeni de moli, dar ce se întâmplă dacă vrem să știm câte grame dintr-un reactant ar fi necesare pentru a produce un anumit număr de grame dintr-un anumit produs? Această extensie logică este, bineînțeles, trivială! În capitolul 4, am învățat să exprimăm cantitățile molare în termeni de mase de reactanți sau de produse. De exemplu, reducerea oxidului de fier (III) de către hidrogenul gazos, produce fier metalic și apă. Dacă ar fi să întrebăm câte grame de fier elementar se vor forma prin reducerea a 1,0 grame de oxid de fier (III), vom folosi pur și simplu stoichiometria molară pentru a determina numărul de moli de fier care vor fi produși, iar apoi vom converti molii în grame folosind masa molară cunoscută. De exemplu, un gram de Fe2O3 poate fi convertit în moli de Fe2O3, amintindu-ne că molii unei substanțe sunt echivalenți cu gramele acelei substanțe împărțite la masa molară a acelei substanțe:

Utilizând această abordare, masa unui reactant poate fi inserată în calea noastră de reacție ca raport dintre masă și masa molară. Acest lucru este prezentat aici pentru reducerea a 1,0 gram de Fe2O3.

Am configurat problema pentru a rezolva pentru produsul molar; ecuația generală este:

Raportul molar stoichiometric este configurat astfel încât reactivul molar se va anula, dând o soluție în produsul molar. Înlocuind,

De multe ori este mai simplu să se exprime raportul (masă)/(masă molară) așa cum se arată mai jos,

Făcând acest lucru, și rearanjând,

Așa, reducerea a 1,0 grame de Fe2O3 prin exces de hidrogen gazos va produce 0,013 moli de fier elementar. Toate aceste calcule sunt bune cu două cifre semnificative, pe baza masei de oxid de fier (III) din problema inițială (1,0 grame). Rețineți că avem doi factori de conversie (rapoarte) în această soluție; unul de la masă la masa molară și al doilea, raportul stoichiometric al molilor din ecuația chimică echilibrată. Știind că avem 0,013 moli de Fe, am putea acum să convertim această cantitate în grame știind că un mol de Fe are o masă de 55,85 grame; randamentul ar fi de 0,70 grame.

Am putea, de asemenea, să modificăm montajul nostru de bază astfel încât să putem afla direct numărul de grame de fier.

Aici am înlocuit pur și simplu cantitatea (masa molară de moli) pentru a obține masa de fier care ar fi produsă. Din nou, am configurat problema pentru a rezolva pentru moli de produs;

În loc de moli de produs și moli de reactant, folosim expresiile pentru masă și masă molară, așa cum se arată în schema de mai sus. Raportul stoichiometric molar este configurat astfel încât mol reactant (cel dat) se va anula, dând o soluție în mol produs. Înlocuind,

Rezolvând și anulând unități,