Химически изчисления
Следните физични величини се използват при изчисляване на химията:
Плътността е физическа величина, изразяваща масата на веществото в определен обем. Нейната марка е гръцката буква ró (ρ). Основната единица е килограм на кубичен метър (kg/m 3), но използваната единица е грам на кубичен сантиметър (g/cm 3). Преобразуване между тези единици: g/cm 3 = kg/m 3: 1000 и kg/m 3 = g/cm 3 ∙ 1000. Килограм на кубичен метър също се записва като килограм по метър на минус трета (kg • m -3), а грам на кубичен метър също се записва като грам по сантиметър до минус трета (g • cm -3).
Изчисляваме плътността, като разделяме теглото (в грамове) на обема (в кубични сантиметри). Това ни дава следната формула:
Ако искам да изведа формула за изчисляване на една от тези величини от такава формула, я покривам и останалата част от формулата на триъгълника формира формула за изчисляване на даденото количество.
Задание: 500 милилитра вода тежат 499 грама. Каква плътност е водата?
Записване:
Формула и изчисление:
Отговорът: Водата има плътност 0,998 g/cm 3. Но при химични изчисления това често се закръглява до 1 g/cm 3 .
Задание: Плътността на медта е 8960kg/m 3. Какъв обем ще има медната тел с тегло 10g?
Записване:
- m (Cu) = 10g
- ρ (Cu) = 8960 kg/m 3 = 8,96 g/cm 3
- V =?
Формула и изчисление:
V (Cu) ≈1.1161cm 3
Отговорът: Медната жица е с обем 1.1161 cm 3 .
Задание: Плътността на криптона е 3,44 kg/m 3. Колко ще тежи 3,5 м 3 криптон?
Записване:
- V (Kr) = 3,5 m 3
- ρ (Kr) = 3,44 kg/m 3
- m (Kr) =?
Формула и изчисление:
- m (Kr) = ρ (Kr) • V (Kr)
- m (Kr) = 3,44 kg/m 3 • 3,5 m 3 (зачертаванията са пресечени)
- m (Kr) = 12,04 кг
Отговорът: 3,5 м 3 криптон ще тежи 12,04 кг.
Тегловната фракция е количество, използвано за изразяване на състава на разтворите. Неговата марка е w. Той няма единица. Той изразява каква част от теглото на разтвора на разтвореното вещество, като целият разтвор има стойност 1 и следователно тегловната част трябва да е по-малка от 1. Изразява се като десетично число или процент.
Масовата част се изчислява така, че масата на разтвореното вещество [неговият знак да е m (A)] разделено на теглото на целия разтвор [неговият знак е г-н)]. Нуждаем се от число по-малко от 1 и можем да го преобразуваме в процент (като умножим по 100).
Следният триъгълник следва от формулата на масовата част:
И в този триъгълник това означава разтворено вещество (то се заменя с формулата в изчисленията). R в този триъгълник означава решение.
Задание: Разтворихме 50 г готварска сол във вода. Цялото решение тежи 627g. Какъв процент е това решение?
Записване:
- m (NaCl) = 50 g
- m (R) = 627g
- w (NaCl) =?
Формула и изчисление:
- w (NaCl) = m (NaCl): m (R)
- w (NaCl) = 50g: 627g (зачеркнати пресечени)
- w (NaCl) ≈0.0797 = 7.97%
Отговорът: Решението е 7,97 процента.
Задание: Какво ще бъде теглото на разтвор на NaBr, чиято тегловна част е 0,25 и за приготвянето му използвахме 15 g NaBr.
Записване:
- m (NaBr) = 15g
- w (NaBr) = 0,25
- m (R) =?
Формула и изчисление:
- m (R) = m (A): w (A)
- m (R) = 15g: 0.25
- m (R) = 60g
Отговорът: Теглото на стопилката ще бъде 60g.
Задание: 750 г изворна вода Rajec съдържа 0,04% разтворени соли. Колко грама разтворени соли съдържа тази вода?
Записване:
- m (R) = 750g
- w (A) = 0,04% = 0,0004
- m (A) =?
Формула и изчисление:
- m (A) = w (A) • m (R)
- m (A) = 0,0004 • 750g
- m (A) = 0,3 g
Отговорът: Изворната вода Rajec съдържа 0,3 g разтворени соли.
Константата и масата на Авогадро
Когато използваме химически изчисления и записваме химични реакции (химични уравнения), понякога трябва да знаем каква част от веществото е. Може да се брои като атоми или молекули, но е много непрактично. Когато отидем в магазина да купим макове, ние също не искаме броя на зърната, но изразяваме желаното количество макове, като използваме физическото количество-тегло
В химията имаме и количество, което изразява броя на атомите в материята. Това количество се нарича количество вещество. Маркировката за количеството вещество е н и неговата единица е кей(Марката на това устройство е мол). 1 мол съдържа приблизително 6 022 • 10 23 частици. Това число се нарича константа на Авогадро. Изразено в нормална цифрова нотация, тя изглежда така: 602 200 000 000 000 000 000 000 000 000. И изразено с вербална нотация, е шестстотин и два милиарда двеста трилиона. Един мол е около осемнадесет милилитра вода.
Моларна маса (относителна атомна маса)
Едно и също количество различни вещества има различно тегло. Това е така, защото атомите, които имат повече протони, са и по-тежки. Моларната маса (относително атомно тегло) се използва за изразяване на постоянното тегло на дадено вещество. Нейната марка е M, а мерната единица е грам на мол (g/mol). Понякога тази единица се записва също като грам по мол на минус първата (g • mol -1) Моларната маса на всеки се изчислява чрез разделяне на масата на веществото на количеството вещество, което съдържа.
Но рядко трябва да изчислявам моларната маса, като разделя масата на количеството вещество. Моларната маса се използва като спомагателна величина, така че не се опитвам да я изчислявам, но се опитвам да изчислявам други величини, използвайки я.
И къде да намеря моларната маса? За елементи той е посочен в периодичната таблица. Мога да го изчисля за съединения. Изчислете моларната маса на сярна киселина: 1. Формулата за сярна киселина е H2SO4. От това следва, че една молекула съдържа два водородни атома, един серен атом и четири кислородни атома. 2. Търся моларната маса на водорода, сярата и кислорода. M (H) = 1,01 g/mol M (S) = 32,07 g/mol M (O) = 16 g/mol 3. Изчислете всички моларни маси. Елементи, които присъстват в съединението повече от веднъж, броим повече от веднъж. M (H2SO4) = 2M (H) + M (S) + 4M (O) M (H2SO4) = 2 • 1,01 g/mol + 32,07 g/mol + 4 • 16 g/mol = 98,09 g/mol.
При изчисления, получени от моларна маса (маса, маса), можем да използваме следната триъгълна формула:
Задание: Моларната маса на водорода е 1,01 g/mol, кислородът 16 g/mol. Колко бенки вода съдържат 2 килограма вода?
Записване:
- m (H2O) = 2kg = 2000g
- М (Н) ≈1.01 g/mol
- М (О) = 16 g/mol
- М (Н20) =?
- n (H2O) =?
Формула и изчисление:
Първо изчисляваме моларната маса на водата:
След това изчисляваме количеството вода:
Отговорът: 2 килограма вода съдържат 110,99878 мола вода.
Задание: Моларната маса на златото е 196,97 g/mol. Каква маса ще 14.25mol злато?
Записване:
- п (Au) = 14.25mol
- М (Au) = 196,97 g/mol
- m (Au) =?
Формула и изчисление:
- m (Au) = M (Au) • n (Au)
- m (Au) = 196,97 g/mol • 14,25 mol
- m (Au) = 2806,8225 g
Отговорът: 14.25mol злато тежи 2806.8225g.
Задание: Каква е моларната маса на хелия, когато един грам съдържа 0,25 мола частици?
Записване:
- m (He) = 1g
- n (He) = 0,25 mol
- М (Той) =?
Формула и изчисление:
- M (He) = m (He): n (He)
- М (He) = 1 g: 0,25 mol
- М (He) = 4 g/mol
Отговорът: Моларната маса на хелия е 4 g/mol.