Empirijska i molekulska formula spoja, stehiometrija kemijskih reakcija i mjerodavni reaktant (doseg reakcije)

Uvod

Sastav kemijskoga spoja može se prikazati kvalitativno i kvantitativno. Iz kvalitativnoga sastava kemijskoga spoja saznaje se koji kemijski elementi grade kemijski spoj. Kvantitativni sastav kemijskoga spoja daje podatke o udjelima kemijskih elementa u spoju.

Maseni udio

Kvantitativni sastav smjese ili kemijskoga spoja može se iskazati masenim udjelom. Oznaka za maseni udio jest w.

Vrijednost masenoga udjela iskazuje se decimalnim brojem ili postotkom, %, rjeđe promilom, ‰, ili ppm (prema engl. parts per million – dijelova na milijun). Zbroj masenih udjela svih sastojaka u smjesi ili kemijskom spoju jest 1 ili 100 %.

Maseni udio sastojka u smjesi

[latex]w(sastojak)=\frac{m(sastojak)}{m(smjesa)}[/latex]

Maseni udio nekoga sastojka u smjesi jednak je omjeru mase toga sastojka i ukupne mase svih sastojaka smjese.

Maseni udio elementa u spoju

Maseni udio elementa A u kemijskom spoju A₂B jednak je omjeru mase toga elementa A i mase spoja, A₂B.

[latex]w(A)=\frac{m(A)}{m(A_2B)}[/latex]

Maseni udio elementa A u kemijskom spoju A₂B može se izračunati i prema sljedećemu izrazu:

[latex]w(A,A_2B)=\frac{2\cdot A_r(A)}{M_r(A_2B)}[/latex]

Određivanje empirijske i molekulske formule

Empirijska formula prikazuje najmanji omjer broja atoma elemenata u molekuli ili formulskoj jedinki kemijskoga spoja.

[latex]N(X)\colon N(Y)=\frac{w(X)}{A_r(X)}\colon\frac{w(Y)}{A_r(Y)}[/latex]

Molekulska formula prikazuje točan omjer broja atoma u molekuli.

[latex]N(X)\colon N(Y)=\frac{w(X)\cdot M_r(spoj)_{}}{A_r(X)}\colon\frac{w(Y)\cdot M_r(spoj)}{A_r(Y)}[/latex]

Stehiometrija kemijskih reakcija

Napredovanjem reakcije, mase se reaktanata smanjuju, a mase produkata rastu.

Množine reaktanata utrošenih u kemijskoj reakciji, kao i množine produkata nastalih kemijskom reakcijom, odnose se kao omjeri broja jedinki reaktanata i produkata.

Odnos množina reaktanata i produkata jednak je odnosu stehiometrijskih brojeva u jednadžbi kemijske reakcije.

[latex](NH_4)_2Cr_2O_7(s)\longrightarrow\enspace Cr_2O_3(s)\enspace +\enspace N_2(g)\enspace +\enspace 4H_2O(g)[/latex]

Primjerice, za navedenu jednadžbu kemijske reakcije, odnos množina reaktanata i produkata jest; 1 : 1 : 1 : 4.

Odnose množina tvari koje sudjeluju u kemijskoj reakciji naziva se stehiometrija.

Mjerodavni reaktant (doseg reakcije)

Doseg reakcije, ξ (grč. ksi), je množina jediničnih pretvorbi, a definira se kao omjer promjene množine nekog sudionika u reakciji i njegovog stehiometrijskog broja.

Budući da tvari reagiraju u stalnim omjerima, doseg reakcije ne može biti veći od onoga koji proizlazi iz reaktanta kojeg ima najmanje.

Reaktant koji određuje koliko najdalje može ići reakcija zove se mjerodavni ili limitirajući reaktant. Za određivanje mjerodavnog reaktanta u reakciji potrebno je izračunati množine reaktanata u reakciji. Prema tomu, mjerodavni reaktant je reaktant čiji je doseg u reakciji najmanji.

Iskorištenje reakcije

Iskorištenje reakcije, η (grčko slovo, eta) predstavlja omjer eksperimentalno dobivene mase produkta (može se vagati) i teoretske mase produkta (koje se može izračunati na temelju jednadžbe kemijske reakcije). Iskorištenje se iskazuje postotkom.

[latex]\eta=\frac{masa\enspace dobivenog\enspace produkta}{teoretska\enspace masa\enspace produkta}[/latex]

Završetak

Jedan od važnijih reagensa u analitičkoj kemiji jest sumporovodik, jer s ionima teških metala daje karakteristično obojene netopljive sulfide, što omogućuje njihovo dokazivanje.

Kvantitativna metoda analize prevođenja tražene tvari taloženjem u teško topljivi spoj, naziva se gravimetrija. Više informacija o gravimetriji saznajte na 1. izvoru.