6.3: Massberäkningar

Med de metoder som beskrevs i föregående avsnitt kan vi uttrycka reaktanter och produkter i form av mol, men vad händer om vi vill veta hur många gram av en reaktant som krävs för att producera ett visst antal gram av en viss produkt? Denna logiska utvidgning är naturligtvis trivial! I kapitel 4 lärde vi oss att uttrycka molära mängder i termer av reaktanternas eller produkternas massa. Till exempel ger reduktionen av järn(III)oxid med vätgas metalliskt järn och vatten. Om vi skulle fråga hur många gram elementärt järn som bildas genom reduktionen av 1,0 gram järn(III)oxid, skulle vi helt enkelt använda den molära stökiometrin för att bestämma antalet mol järn som skulle produceras och sedan omvandla mol till gram med hjälp av den kända molära massan. Till exempel kan ett gram Fe2O3 omvandlas till mol Fe2O3 genom att komma ihåg att mol av ett ämne motsvarar gram av ämnet dividerat med ämnets molära massa:

\

Med detta tillvägagångssätt kan massan av en reaktant föras in i vår reaktionsväg som förhållandet mellan massa och molär massa. Detta visas här för reduktionen av 1,0 gram Fe2O3.

Vi ställer upp problemet för att lösa mol produkt; den allmänna ekvationen är:

Det stökiometriska molförhållandet är uppställt så att mol reaktant kommer att upphävas, vilket ger en lösning i mol produkt. Genom att ersätta,

\

Det är ofta enklare att uttrycka förhållandet (massa)/(molär massa) enligt nedan,

\

Gör man detta och ordnar om,

Det vill säga att reduktionen av 1,0 gram Fe2O3 med ett överskott av vätgas kommer att ge 0,013 mol av elementärt järn. Alla dessa beräkningar är bra med två signifikanta siffror, baserade på massan av järn(III)oxid i det ursprungliga problemet (1,0 gram). Observera att vi har två omvandlingsfaktorer (förhållanden) i den här lösningen; en från massa till molär massa och den andra, det stökiometriska molförhållandet från den balanserade kemiska ekvationen. Eftersom vi vet att vi har 0,013 mol Fe kan vi nu omvandla det till gram genom att veta att en mol Fe har en massa på 55,85 gram; utbytet skulle bli 0,70 gram.

Vi skulle också kunna ändra vår grunduppställning så att vi kan hitta antalet gram järn direkt.

Här har vi helt enkelt bytt ut kvantiteten (mol molar massa) för att få massan av järn som skulle produceras. Återigen ställer vi upp problemet så att vi löser mol produkt;

\

I stället för mol produkt och mol reaktant använder vi uttrycken för massa och molär massa, som visas i schemat ovan. Det stökiometriska molförhållandet är inställt så att mol reaktant (det givna) upphävs, vilket ger en lösning i mol produkt. Substitution,

Rör om och annullering av enheter,