Care este raportul molar într-o reacție chimică?

Într-o reacție chimică , raportul molar se referă la raportul dintre numărul de moli ai unei substanțe și numărul de moli ai alteia . O reacție chimică poate avea unul sau mai multe rapoarte molare, în funcție de câte substanțe chimice sunt implicate. Aceste relații molare se bazează pe ecuația chimică echilibrată și pot fi scrise pentru orice pereche de substanțe implicate, fie ele reactanți sau produse.

În toate cazurile în care trebuie utilizate rapoarte molare, primul pas este întotdeauna să scrieți și să ajustați ecuația chimică pentru reacția în cauză. Acest lucru se datorează faptului că rapoartele molare sunt obținute direct din coeficienții stoichiometrici ai ecuației chimice echilibrate.

Utilitatea rapoartelor molare

Rapoartele molare sunt utilizate în chimie, și în special în stoichiometrie, pentru a converti numărul de moli ai unei substanțe în moli ai alteia. Cu alte cuvinte, raporturile molare servesc ca factori de conversie între molii diferitelor specii care sunt implicate într-o reacție chimică .

Fiecare raport molar poate fi scris în două moduri diferite, în funcție de care dintre cele două substanțe este menționată prima, dar ambele rapoarte reprezintă exact același lucru.

De exemplu , dacă se spune că, în reacția de ardere a butanului, butanul și oxigenul reacționează într-un raport molar de 1:4 (se citește unul la patru), aceasta înseamnă că 1 mol de butan reacționează pentru fiecare 4 moli de oxigen. Aceeași relație poate fi indicată și invers, afirmând că oxigenul și butanul reacționează într-un raport molar de 4:1. Semnificația, în acest caz, este exact aceeași cu cea anterioară: că pentru fiecare 4 moli de oxigen reacţionează 1 mol de butan.

Raportul molar și cifrele semnificative

Un punct important de luat în considerare atunci când se utilizează rapoarte molare în calculele stoichiometrice este numărul de cifre semnificative pe care le au.

Deoarece aceste rapoarte molare sunt obținute din coeficienții stoichiometrici ai reacției chimice ajustate și acestea sunt numere întregi, atunci numerele utilizate în rapoartele molare sunt considerate, de asemenea, numere întregi.

Trebuie amintit că acest tip de număr are un număr infinit de cifre semnificative, așa că atunci când sunt utilizate în orice calcul, rapoartele molare nu au niciun efect asupra numărului final de cifre la care rezultatul trebuie rotunjit.

Exemple de utilizare a rapoartelor molare

Mai jos sunt câteva exemple de utilizare a raporturilor molare pentru a rezolva diferite tipuri de probleme asociate cu reacțiile chimice.

Cazul 1: Raportul molar dintre doi reactanți

Problemă: Să presupunem că pentru reacția de ardere a etanului (C ₂ H ₆ ), vi se cere să determinați câți moli de oxigen gazos (O ₂ ) reacționează cu 3,75 moli de etan.

Soluție: Deoarece ceea ce se cere să se calculeze este numărul de moli ai unei substanțe din numărul de moli ai alteia, unde ambii sunt legați prin intermediul unei reacții chimice ( combustie ), atunci această problemă poate fi rezolvată cu ușurință folosind relația molară dintre etan și oxigen. Acest lucru implică doar trei pași simpli:

Pasul 1: Scrieți ecuația chimică echilibrată

Deoarece este reacția de ardere a etanului, atunci trecem să scriem ecuația în care etanul reacționează cu oxigenul pentru a produce dioxid de carbon și apă:

sau, folosind numai numere întregi:

Pasul 2: Scrieți raportul molar relevant

Deoarece raportul molar de interes este raportul dintre etan și oxigen și coeficienții lor respectivi sunt 2 și 7, atunci raportul molar dintre etan și oxigen este 2:7. Aceasta poate fi scrisă și sub forma unei ecuații matematice:

Egalitatea din dreapta arată că oricare două fracții sunt egale cu 1, deci pot fi folosite ca factori de conversie a unităților după cum este necesar.

Pasul 3: Utilizați raportul molar ca factor de conversie

Acum că aveți cei doi factori de conversie între etan și oxigen pentru reacția de ardere a primului, unul dintre ei poate fi folosit pentru a obține soluția problemei. Care dintre ele este folosită depinde de ceea ce se solicită și de ce date sunt disponibile. În acest caz, se solicită numărul de moli de oxigen și este dat numărul de moli de etan, deci se utilizează al doilea factor de conversie:

Deci, pentru a arde complet 3,75 moli de etan, sunt necesari 13,1 moli de oxigen molecular.

Cazul 2: Raportul molar dintre reactanți și produși

Problemă: Pentru reacția de explozie a dinamitei prezentată mai jos, indicați raportul molar dintre nitroglicerină (C ₃ H ₅ N ₃ O ₉ ) și fiecare dintre produse.

Soluție: După cum se vede, ecuația anterioară nu este echilibrată, așa că primul pas va fi echilibrarea ei. Odată ce este făcut, fiecare relație molară dintre reactant și produșii reacției, care sunt patru, este scrisă direct. Reacția adaptată este:

Acum, toate rapoartele molar pot fi scrise:

• Raportul dintre nitroglicerină și azot (N ₂ ) este de 4:6 sau 2:3, ceea ce înseamnă că pentru fiecare 2 moli de nitroglicerină care se descompune, se produc 3 moli de azot.
• Raportul dintre nitroglicerină și dioxid de carbon (CO ₂ ) este de 4:12 sau 1:3, ceea ce înseamnă că pentru fiecare 2 moli de nitroglicerină care se descompune, se produc 3 moli de dioxid de carbon.
• Raportul dintre nitroglicerină și oxigen (O ₂ ) este de 4:1, ceea ce înseamnă că pentru fiecare 4 moli de nitroglicerină care se descompune, se produce 1 mol de oxigen.
• Raportul dintre nitroglicerină și apă (H ₂ O) este de 4:10 sau 2:5, ceea ce înseamnă că pentru fiecare 2 moli de nitroglicerină care se descompune, se produc 5 moli de apă.

Referințe

Stoichiometria reacțiilor. (2020, 30 octombrie). Preluat de la https://espanol.libretexts.org/@go/page/1821

Stoichiometria substanțelor gazoase, amestecurilor și reacțiilor. (2020, 30 octombrie). Preluat de la https://espanol.libretexts.org/@go/page/1870

Gutierrez-Avella, DM și Guardado-Perez, JA (2010). Modalităţi de exprimare a compoziţiei chimice în SI. Chemistry Education , 21 (1), 47–52. https://doi.org/10.1016/s0187-893x(18)30072-7

Flowers, P., Theopold, K., Langley, R., Robinson, WR, (2019). Chimie 2e. Preluat de la https://openstax.org/books/chemistry-2e/pages/1-1-chemistry-in-context