Kemiska beräkningar - Stökiometri

Sidan senast granskad/uppdaterad: 2013-01-16
Förteckning

1. För dig som vill repetera: Grundläggande begrepp

1.1 Vad betyder formeln?

Många kemiska reaktioner sker vid tillverkningen av olika produkter från skogen. Ämnen som används måste tillsättas i rätt mängd och koncentration. På laboratoriet bereds lösningar för olika ändamål och att räkna med kemi hör till vardagssysslorna. Våg, mätkolvar och digitalpipetter är några viktiga hjälpmedel.

Prover som skall analyseras på Stora Ensos Laboratorium.
Foto: F. Schultze

1. För dig som vill repetera: Grundläggande begrepp 

1.1 Vad betyder formeln?

I en reaktionsformel anges vilka ämnen som reagerar och vad som bildas vid reaktionen. Formeln visar också mängderna av de ingående ämnena. Den kemiska formeln för ett ämne talar om hur många atomer av varje grundämne som ingår i föreningen.

Formeln talar om hur mycket av olika ämnen som skall vägas in vid en kemisk reaktion. En enda atom väger inte mycket och kemister har infört en egen vikten­het för atomer och molekyler: den universella massenheten. Den betecknas med bokstaven u som används när man ta­lar om atomvikter eftersom gram är en alldeles för storenhet:

En järnatom väger 9,3 • 10-23 gram. Det skulle vara ett opraktiskt tal vid de beräkningar som behöver göras.

I det periodiska systemet finns det uppgifter om hur mycket de oli­ka atomerna väger.

Tittar du efter finner du att:

  • en svavelatom väger 32,0 u
  • en järnatom väger 55,8 u
     

Vid reaktionen mellan järn och svavel finner vi att en atom järn för­enade sig med en atom svavel.

Fe + S FeS
55,8 u   32,0 u    

 
För praktiskt bruk måste vi kunna väga in ämnena som skall delta i de kemiska reaktionerna. Enheten u som gäller en atom eller en molekyl är då alldeles för liten. Tar vi ett större antal partiklar (ato­mer, molekyler eller joner) så kommer vi upp till en massa (vikt) som är möjlig att väga.

Kommer vår reaktion att gå jämnt upp om vi tar samma massa järnatomer som svavelatomer?

För att få lika många järnatomer som svavelatomer måste vi väga in en större massa av järn eftersom en järnatom väger mer än en svave­latom.

Fe              +                 S                               FeS
1 atom                          1 atom                           1 molekyl

Vad som behövs är ett praktiskt mått på antalet atomer, molekyler eller joner som deltar i kemiska reaktioner.

Definition 1

Detta mått är substansmängden som definieras som antalet atomer i 12 g kol. Enheten kallas 1 mol. Antalet atomer i 12 gram kol har bestämts till 6,022 ×1023 stycket.


Tydligen gäller då att:
55,8 gram järn innehåller 6,022 • 1023 stycken atomer och 32,0 gram svavel innehåller 6,022 • 1023 stycken atomer.
Detta ger oss en mer praktisk definition.

Definition 2

En mol av ett ämne ger så många gram som atomvikten eller molekylvikten anger.


Molekylvikter beräknas genom att summera ihop atomvikterna av alla i molekylen ingående atomer. 

Molekylvikten för järnsulfid FeS är: 55,8 + 32,1 = 87,9 gram/mol.

Molekylvikten för kalciumhydroxid Ca(OH)2 är: 40,1 + 2 • 16,0 + 2 • 1,0 = 74 gram/mol. 

Vi återgår till vår ursprungliga formel igen. 

Fe + S FeS
1 atom   1 atom   1 molekyl
6 • 1023 atomer   6.- 1023 atomer   6 • 1023 st molekyler
55,8 gram   32,0 gram   87,8 gram
1 mol   1 mol   1 mol

 
I stället för att vi skulle använda det otympligt stora talet vid alla ke­miska beräkningar, så ersätter vi det med den mer hanterbara enheten mol.

Ett exempel:

Förbränning av kol.

Syret som vi utnyttjar vid förbränningen förekommer inte som enskil­da atomer i luften, utan som tvåatomiga molekyler, O2

C               +                 O2                              ?

Bindningstalen är 2- för syre och 4+ för kol. Det behövs alltså två syreatomer för att neutralisera en kolatom. Det bildas CO2

C + O2 CO2
1 atom kol   1 molekyl syre   1 molekyl koldioxid
12 gram   2.16 gram   44 gram
1 mol   1 mol    


Texten kan också laddas ner här

Ett samarbete mellan: