Zajęcia 1-3 Układ okresowy pierwiastków. Co to i po co? Pojęcie masy atomowej, masy cząsteczkowej, masy molowej Proste obliczenia stechiometryczne. Wydajność reakcji. Dokładność obliczeń (błędy, cyfry znaczące…). Lit. podstawowa: Rozdziały: 1.1 – 1.3, 4 – 4.4 (bez ), 5 Lit. Dodatkowa: Rozdział 3.1.2

Podstawowe jednostki Pierwiastki często charakteryzuje się za pomocą liczby i masy atomowej, np.: Na to sód o masie atomowej = 23 i liczbie atom.= 11 Masa atomowa (zwykle nieprzydatna) odpowiada liczbowo masie molowej (super przydatna). Mol jest to pewna liczba atomów (cząsteczek) tego samego pierwiastka (związku) – dość duża 6,023x Masa molowa określa jaką masę ma 1 mol danej substancji. Stąd podstawowa jednostka to g/mol. Stąd np. 23 g sodu oznacza, że jest tam 1 mol atomów czyli tyle samo co 12 gramów węgla 12 6 C.

Stechiometria Wszelkie obliczenia związane z ilością pierwiastków (związków) głównie podczas ich przemian których podstawą są: -prawo zachowania masy -prawo stałości składu A więc przed i po reakcji masa całości musi być dokładnie taka sama a substraty i końcowe produkty mają zwykle ściśle określony wzór.

Wzory substancji W jaki sposób tworzy się wzory związków chemicznych i prognozuje przebieg reakcji wykracza zwykle poza ramy kierunku „towaroznawstwa”. Tym niemniej podstawowe obliczenia na podstawie gotowych wzorów i gotowych reakcji są konieczne.

Masy molowe Na podstawie znanego wzoru wyznacza się jako sumę mas poszczególnych pierwiastków. Przykładowo: NaCl (sól kuchenna) składa się z sodu: Na i chloru 35,5 17 Cl więc masa NaCl = ,5 = 58,5 g/mol. Masy molowe oznacza się zwykle literą M z indeksem M NaCl. Gdy są cyfry we wzorze to stanowią one współczynniki, które należy uwzględnić: M CaCl2 = M Ca + 2xM Cl

Obliczenia zawartości: Można liczyć zawartość poszczególnego pierwiastka jak i jakiegoś ugrupowania. - obliczyć % azotu w NH 3 : %N = M N /M NH3 x 100% -obliczyć ilość NO 3 - w KNO 3 : % NO3- =M NO3 /M KNO3 x 100% -obliczyć ilość potasu (K) w KCl w przeliczeniu na K 2 O. Mimo, że nie ma tlenu (O) w KCl to można to policzyć. Są 2 atomy potasu a więc: % K2O = M K2O /2M KCl x 100%

Stechiometria reakcji Liczba atomów po lewej i po prawej musi być jednakowa a więc np.: NaOH + HCl  NaCl + H 2 O 2Zn + O 2  2ZnO 2Fe + 3Cl 2  2FeCl 3 4Fe + 3O 2  2Fe 2 O 3 CaCl 2 + Na 2 CO 3  CaCO 3 + 2NaCl (gazy: wodór, tlen, azot, chlor, brom są w cząsteczkach 2 atomowych) Znając równanie reakcji i masy molowe można policzyć ile produktu powstanie z pewnej ilości dowolnego substratu.

Wiedząc, że reakcja przebiega wg równania: Mg + 2HCl  MgCl 2 + H 2 I wiedząc, że otrzymano np. 5 gramów MgCl 2 można stwierdzić, że: -liczba moli produktu (MgCl 2 ) wynosi: m MgCl2 /M MgCl2 = 5 g/95 g/mol = 0,053 mola (około) Stąd: 0,053 Mg + 2x0,053 HCl  0,053MgCl 2 + 0,053 H 2 A więc łatwo wyliczyć, że wydzieli się np. 0,1 g wodoru (H 2 ), że potrzeba minimum 1,13 Mg itd. Często obliczenia robi się za pomocą proporcji, np. 1 mol Mg powstaje mol MgCl 2 a więc: 24 g Mg powstaje g MgCl 2 X g Mg powstaje gramów MgCl 2 X = (5g*24g/mol) / 95g/mol=1,3 g

Dokładność wyników Cyfry znaczące – cyfry pewne, tj. pozbawione błędu. Ważąc, mierząc itd. Zawsze popełnia się błąd. Wskutek obliczeń nie wolno „poprawiać jakości wyników”. Przykładowo, jeżeli wszystkie dane są z pomiarów to w wyrażeniu: 0,00234 * 3,456 *100% = 0, (3 ostatnie wykraczają ponad dokładność) = 0,809% NIE MA żadnego prawa, że wynik ma mieć X miejsc po przecinku. Wynik obliczeń nie może być dokładniejszy niż najgorsza dana wzięta do obliczeń!!!