Fantastyczne mole i jak je znaleźć.
Mol jest pojęciem, które warto poznać na samym początku przygody z chemią. Pojęcie mola umożliwia nam wykonanie większości obliczeń chemicznych, porównywanie ilości substancji i obliczanie wydajności.
Czym jest więc mol?
Mol to 6,022140857(74)×10^23 cząstek. Liczba ta jest znana także pod nazwą liczby Avogadra. Nie przerażajmy się jednak tak dużą liczbą. Jest to po prostu bardzo duża, niewyobrażalnie duża liczba, która ma nazwę mola. Tak jak 12 to tuzin, a 60 to kopa. Przykładowo, jedna tabletka witaminy C zawiera 0,28 mmol (milimola) wspomnianej witaminy. W przeliczeniu na ilość cząsteczek daje to prawie tryliard cząsteczek. Trudno byłoby porównywać ilości substancji jeżeli operowalibyśmy na trylionach, tryliardach, czy kwadrylionach. Dlatego stworzono pojęcie mola, aby było łatwiej powiedzieć ile danego związku jest w próbce.
Jak porównujemy mole?
H2SO4 + CaCl2 -> CaSO4 + 2 HCl
Powyższe równanie reakcji oznacza, że reakcja jednego mola kwasu siarkowego i jednego mola chlorku wapnia doprowadzi do otrzymania jednego mola siarczanu wapnia i dwóch moli kwasu solnego. Reakcja przebiega więc w stosunku 1:1:1:2.
Co się stanie jeżeli użyjemy 3 moli H2SO4 i 3 moli CaCl2? Otrzymamy 3 mole CaSO4 i 6 moli HCl.
A co się stanie jeżeli użyjemy 3 moli H2SO4 i 2 moli CaCl2? Otrzymamy 2 mole CaSO4 i 4 moli HCl. Dlaczego? 1 mol H2SO4 reaguje z 1 molem CaCl2. Jeśli użyjemy 3 moli H2SO4 i 2 moli CaCl2, to 2 mole H2SO4 przereagują z 2 molami CaCl2 i zostanie nam nadmiarowy 1 mol H2SO4, który nie będzie miał już z czym przereagować. Stosunek będzie więc 2:2:2:4.
Czyli, jeżeli użyję 20 g H2SO4, to mogę otrzymać 20 g CaSO4? Nie. Nie jest tak, ponieważ nie porównujemy masy, tylko liczbę moli. Jak więc obliczyć jaka masa związków potrzebna jest nam do reakcji i ile powinniśmy otrzymać po reakcji?
Istnieje wzór n=m/M, gdzie:
n – liczba moli [mol]
m – masa substancji [g]
M – masa molowa [g/mol].
Wzór można przekształcić na m=n*M i M=m/n, w zależności od tego, która informacja jest nam potrzebna.
Czym jest masa molowa? Znajdziemy ją w układzie okresowym pod pierwiastkiem i sumujemy dla danego związku. Dla kwasu siarkowego M=98 g/mol, ponieważ M=1*2+32+16*4 (H=1, S=32, O=16).
Mamy 90 g kwasu siarkowego i chcemy, żeby przereagował całkowicie. Ile potrzebujemy chlorku wapnia i jaka będzie masa otrzymanych produktów?
Aby zabrać się za to zadanie, najpierw trzeba obliczyć wszystkie masy molowe. Masy liczymy analogicznie, jak dla kwasu siarkowego i tak otrzymujemy:
MH2SO4=98 g/mol,
MCaCl2=40+2*35,5=110 g/mol,
MCaSO4=40+32+16*4=136 g/mol
i MHCl=35,5+1=36,5 g/mol
Teraz obliczamy liczbę moli kwasu siarkowego, żeby wiedzieć ile moli potrzebujemy.
n= m/M, czyli n=90/98=0,92 [g/g*mol-1=mol].
Wiemy już, że mamy 0,92 mola H2SO4. Oznacza to, że potrzebujemy 0,92 mola CaCl2 i otrzymamy 0,92 mola CaSO4 i 1,84 mola HCl. Ile to jest?
m= n*M [mol*g*mol-1=g], czyli wykonujemy trzy równania, dla każdego komponentu reakcji:
mCaCl2=0,92*110= 101,2 g
mCaSO4=0,92*138= 126,96 g
mHCl=1,84*36,5= 67,16 g
Oznacza to więc, że na 90 g kwasu siarkowego potrzebujemy 101,2 g chlorku wapnia. W reakcji otrzymamy 126,96 g siarczanu wapnia i 67,16 g kwasu solnego.
W przypadku pytań i wątpliwości zachęcamy do kontaktu mailowego :)
