1. No category

Stökiometri
Molberäkningar
Eftersom atomer och molekyler är så fruktansvärt små är det liksom ingen ide att
räkna de. Men nu faller det sig så, att om man använder sig av periodiska
systemet och grundämnenas så kallade atommassa, så kan man ändå på ett
fiffigt sätt ta reda på hur många atomer eller molekyler man har.
Tar vi t ex magnesium, Mg, så står där talet 24,3. Väljer vi istället järn, Fe är talet
istället 55,9.
Nu råkar det vara så, (tack vare en farbror som hette Avogadro
), att om vi
väger upp 24,3 g magnesium i en bägare, och i en annan bägare väger vi upp
55,9 g järn, så har vi i stort sätt lika många atomer i båda bägarna. Antalet
atomer som finns i vardera bägare är nämligen 6,02∙1023 st.
Nu begriper du säkert att det blir alldeles för jobbigt att säga 6,02∙1023 st hela
tiden
Så
så istället kallade farbror Avogadro det antalet för en mol.
1,000 mol = 6,022∙1023 st
Och tar vi 1,00 mol järn så väger det 55,9 g
Tar vi däremot 1,00 mol magnesium så väger det endast 24,3 g
Antalen mol eller moltalet kallar vi substansmängd och den får bokstaven
n och
enheten mol
Då skulle vi kunna säga att 24,3 g magnesium är massan för 1,00 mol
magnesium, och för att göra det lite enklare så säger vi att molmassan för
magnesium är 24,3
g
mol
Man betecknar molmassan med bokstaven
M
och enheten för molmassan är
g
mol
g
och
mol
substansmängden, n har enheten mol och sen tidigare vet vi att massan, m har
enheten g, så borde vi väl kunna beräkna molmassan, M, för en substans genom
Hmm
om det nu är så att molmassa, M har enheten
division mellan massan, m och substansmängden, n
Alltså M 
m
n
Vi kan då sammanfatta att mol är ingenting än ett antal, men antalet väger olika
mycket beroende av ämnet.
Man kan beräkna molmassan för ett ämne, om man vet ämnets massa och
ämnets substansmängd.
Nu när vi vet det så kan vi börja med att bestämma några ämnens molmassor
med hjälp av periodiska systemet.
Molmassan för väte, H 1,0
g
mol
eller
1,0079
g
mol
Molmassan för syre, O 16
g
mol
eller
15,9994
Molmassan för kol, C
g
mol
eller
12,011
12
Molmassan för natrium, Na
23
g
mol
eller
g
mol
g
mol
22,98977
g
mol
Om vi nu vill veta molmassan för vatten, H2O
Så innebär det ju att vi måste multiplicera molmassan för väte med 2 och lägga
ihop det med molmassan för syre
2 ∙ 1,0 + 16 = 18
g
mol
eller
2 ∙ 1,0079 + 15,9994 = 18,015
g
mol
Vi gör samma sak för metan, CH4
12 + 4 ∙ 1,0 = 16
g
mol
eller
12,011 + 4 ∙ 1,0079 = 16,043
g
mol
En gång till för NaOH
23 + 16 + 1,0 = 40
g
mol
eller
22,98977 + 15,9994 + 1,0079 = 39,997
g
mol
Och etanol, C2H5OH
2 ∙ 12 + 6 ∙ 1,0 + 16 = 46
g
mol
eller
2 ∙ 12,011 + 6 ∙ 1,0079 + 15,9994 = 46,069
g
mol
Nu när vi har blivit duktiga på att beräkna molmassan för olika föreningar skulle
vi även kunna prova på att beräkna substansmängden för ett ämne om vi känner
till ämnets kemiska formel och hur mycket ämne vi har uttryckt i g.
Beräkna substansmängden för:
58 g koldioxid
132 g ammoniak
573 g stearinsyra, C18H36O2
På liknande sätt kan man beräkna massan i g för en viss substansmängd av ett
ämne, om man känner till ämnets kemiska formel.
Beräkna massan för:
3,5 mol natriumklorid
5,63 mol järn(II)sulfat
0,264 mol glukos (druvsocker) C6H12O6
Vi ska titta lite närmare på några reaktionsformler,
T ex kan vägas reagera med syrgas och vid reaktionen bildas förutom värme en
kemisk förening mellan väte och syre som vi till vardags kallar vatten, H 2O.
Man kan skriva reaktionen med ord,
Vätgas + syrgas
→
vatten + energi
Man kan även skriva reaktionen med hjälp av formler
H2 + O2 → H2O + energi
skriver den med ord.
det finns ingen kemisk formel för energi så vi
Det är ju betydligt enklare att beskriva reaktionen med hjälp av formelspråket
Det som saknas nu är att reaktionen behöver balans, det vill säga att det måsta
finnas lika många atomer till vänster om pilen som till höger om pilen. (inkomst
och utgifter)
2H2 + O2 → 2H2O + energi
De blåa siffrorna framför vätgas och vatten kallas koefficienter och de anger t ex
hur många vätgasmolekyler det behövs för reaktionen. Egentligen skulle det stått
en blå etta framför syrgas eftersom det behövs precis en syrgasmolekyl för en
fullständig reaktion med två vätgasmolekyler.
Men ettor brukar man inte skriva ut, du känner säkert igen det ifrån matematiken
där du skriver x istället för 1x.
2H2 + O2 → 2H2O + energi
är alltså en balanserad
reaktionsformel som talar om för oss hur många det behövs av varje ”deltagare”
för att reaktionen ska ske fullständigt.
Hur många, kan ju tolkas på olika sätt, tex:
2 vätemolekyler + 1 syremolekyl reagerar till 2 vattenmolekyler
Eller om vi dubblar antalet vätemolekyler:
4 vätemolekyler + 2 syremolekyl reagerar till 4 vattenmolekyler
Ja då dubblas ju allt det andra också
Nu är det kanske lite löjligt att hålla på med några enstaka molekyler
fram för allt med tanke på deras storlek
istället använder vi oss av några ”synliga” mängder t ex:
2 mol vätemolekyler + 1 mol syremolekyl reagerar till 2 mol vattenmolekyler
där 1 mol alltid avser lika många molekyler, nämligen 6  1023.
Ett väldigt stort antal men alltid lika många.
Som vi sa tidigare kallas mol substansmängden (n), så en reaktionsformel ger oss
alltså upplysning om hur stora substansmängder det behövs av reaktanterna (så
kallas nämligen de ämnen som står till vänster om reaktionspilen) och på samma
sätt hur stora substansmängder det bildas av produkten eller produkterna (så
kallas nämligen det som står till höger om reaktionspilen).
Magnesium kan faktiskt brinna i koldioxid
det på en lektion
skrivas så här:
det tror man inte men jag ska visa
. Formeln för reaktionen mellan magnesium och koldioxid kan
Mg(s) + CO2(g)
→
MgO(s) + C(s)
Tittar du noga på reaktionsformeln ser du att det finns fler atomer till vänster om
pilen.
Så här ser den ut i balanserad form:
2Mg(s) + CO2(g)
→
2MgO(s) + C(s)
Det betyder nu att 2 mol magnesium behöver 1 mol koldioxid för att kunna
reagera fullständigt till 2 mol magnesiumoxid och en mol kol.
Dubblar vi substansmängden magnesium dubblas givetvis allt
Nu är det lite svårt att räkna upp 2 mol magnesium, det vill säga 2 ∙ 6 ∙ 1023
magnesiumatomer
och det betyder att:
men om vi tittar i periodiska systemet, så står där 24,3
1 mol Mg väger 24,3 g eller molmassan för magnesium är 24,3 g/mol.
Så vill vi att 2 mol magnesium ska reagera med koldioxid så behöver vi alltså:
2 mol ∙ 24,3 g/mol = 48,6 g
Hur mycket koldioxid behöver vi då
mol koldioxid
hmm… enligt reaktionsformeln behövs 1
Molmassan för koldioxid är
12,0 g/mol + 2 ∙ 16,0 g/mol = 44,0 g/mol
1 mol koldioxid väger alltså 44,0 g, vi behöver en mol alltså behöver vi 44,0 g
koldioxid (minst).
Beräkna nu själv hur många gram kol respektive magnesiumoxid det bildas vid
reaktionen.
Säg att vi har 78,4 g magnesium och vi har gott om koldioxid, hur många gram
magnesiumoxid kan då maximalt framställas?
Vi tittar på reaktionsformeln igen
2Mg(s) + CO2(g)
→
2MgO(s) + C(s)
Vi vill alltså veta massan för magnesiumoxid och vet massan för magnesium.
Då ställer vi upp ett molförhållande mellan magnesiumoxid och magnesium:
n( MgO) 2

alltså substansmängden för magnesiumoxid förhåller sig till
n( Mg )
2
substansmängden för magnesium som 2 till 2, eller om vi förkortar som 1 till 1
Om vi nu multiplicerar båda sidor med substansmängden för magnesium får vi
istället:
n( MgO )  n( Mg ) alltså substansmängden magnesiumoxid är lika med
substansmängden magnesium
Hmm... Men hur kan vi nu få reda på substansmängden för magnesium???
Det vi vet är att vi har 78,4 g magnesium, men vi vet även molmassan för
magnesium
nämligen 24,3 g/mol. Då borde vi kunna räkna ut substansmängden som
motsvarar 78,4 g magnesium. Testa det
När du nu har tagit reda på substansmängden för magnesium så vet du ju att
substansmängden magnesiumoxid är lika stor.
Hur kan vi nu ta reda på hur många gram magnesiumoxid det bildas???
Vi vet substansmängden för magnesiumoxid (har vi precis räknat ut) och vi vet
molmassan för magnesiumoxid, nämligen 24,3 g/mol + 16,0 g/mol = 40,3 g/mol
Då borde vi kunna räkna ut massan för den bildade magnesiumoxiden
det.
Testa
Vi tar ett nytt exempel
Tack vara två farbröder, nämligen Herr Haber och Herr Bosch kan vi idag
framställa ammoniak, NH3, genom att låta kvävgas och vätgas reagera med
varandra med hjälp av en lämplig katalysator.
N2(g) + H2(g)
→
NH3(g) reaktionen är inte balanserad.
I balanserat skick ser den ut så här:
N2(g) + 3H2(g)
→
2NH3(g)
Reaktionen kan då tolkas på följande sätt:
1 mol kvävgas behöver 3 mol vätgas för att kunna reagera fullständigt med
varandra och då bildas 2 mol ammoniakgas.
Säg nu att vi har 100 g vätgas, hur många gram ammoniak kan vi då maximalt
framställa om vi har tillräckligt med kvävgas?
Precis som innan så sätter vi upp ett molförhållande mellan ammoniakgas och
vätgas.
n( NH 3 ) 2
 alltså n( NH 3 )  2  n( H 2 )
n( H 2 )
3
3
n( H 2 )=
100 g
g
2, 01
mol
=49 ,6 mol
2
n( NH 3 )= ⋅49 ,6 mol=33 ,1 mol
3
m( NH 3 )=n ( NH 3 )⋅M ( NH 3 )=33 ,1 mol⋅17 ,0
g
=562 g
mol
Hmm… det här var väl lite kul… eller …
Vi testar en gång till:
Järn kan reagera med syrgas och det bildas järn(III)oxid
Fe(s) + O2(g)
→
Fe2O3(s) reaktionen är inte balanserat.
Försök nu att balansera reaktionen och sedan räknar du ut hur många gram järn
det behövs för att framställa 150 g järn(III)oxid.
Empirisk formel
Nu ska vi titta lite närmare på någonting som kallas ”Empirisk Formel”
Hos många molekyl- och jonföreningar är den riktiga formeln samma som den
empiriska formeln.
T ex vatten, H2O
koldioxid, CO2
kalciumkarbonat, CaCO3.
Men framför allt när det gäller organiska föreningar och stora molekyler kan den
empiriska formeln vara annorlunda.
T ex etan, C2H6
har den empiriska formeln CH3
eller druvsocker, C6H12O6
har den empiriska formeln CH2O
eller bensen, C6H6
har den empiriska formeln CH
Om man undersöker organiska föreningar på deras innehåll av olika grundämnen
så är det ganska lätt, och med hjälp av resultaten man får kan man sedan
beräkna den empiriska formeln för föreningen.
Vid analys av en okänt organisk förening hittade man 92,26 mass% kol och 7,74
mass% väte.
Med hjälp av det så kan vi beräkna föreningens empiriska formel.
Vi antar för enkelhetens skull att vi har 100 g av föreningen.
92,26 g av dessa 100 g utgör då grundämnet kol.
Då kan vi beräkna substansmängden för kol.
n( C )=
m(C ) 92 , 26 g
=
=7, 681 mol
avrundat till 3 värdesiffror 7,68 mol
M (C )
g
12 ,011
mol
Vi gör samma sak med väte
n( H )=
m( H )
=
M (H )
7,74 g
g
1, 0079
mol
=7,679 mol
avrundat till 3 värdesiffror 7,68 mol
Det vill säga att substansmängderna för kol och för väte i föreningen är lika med
varandra, alltså blir den empiriska formeln
CH
En gång till
Vid en analys av en annan organisk förening fann man följande resultat:
C (40%), H (6,71%), O (53,29%)
Vi antar igen att vi har 100 g av föreningen.
Vi beräknar substansmängden kol,
n( C )=
m(C ) 40,0 g
=
=3, 33 mol
M (C )
g
12 ,011
mol
och substansmängden väte
n( H )=
m( H )
=
M (H )
6,71 g
g
1, 0079
mol
=6,66 mol
och substansmängden syre
n( O )=
m(O ) 53 , 29 g
=
=3, 33 mol
M (O )
g
15 , 9994
mol
Av resultaten ser vi direkt att det finns lika många kolatomer som syreatomer i
föreningen, men antalet väteatomer är dubbelt så många.
Alltså blir den empiriska formeln
CH2O
Eftersom det var så himla roligt så gör vi det en gång till
Vid analysen av en kemisk förening kom man fram till följande sammansättning.
C (59,98%), H (8,05%), O (31,96%)
Som tidigare utgår vi ifrån 100 g av föreningen.
Substansmängden kol
n( C )=
m(C ) 59 ,98 g
=
=4, 994 mol
M (C )
g
12 ,011
mol
och substansmängden väte
n( H )=
m( H )
=
M (H )
8,05 g
g
1, 0079
mol
=7,987 mol
och substansmängden syre
n( O )=
m(O ) 31 , 96 g
=
=1, 998 mol
M (O )
g
15 , 9994
mol
Redan nu ser man att förhållandet mellan kol : väte : syre är 5 : 8 : 2
Men om man nu inte hade sett det med en gång så finns det ett litet recept att ta
reda på heltalsförhållandet
Nämligen: om vi nu tar de tre substansmängderna och delar de med den minsta
substansmängden så får vi följande:
för kol
4, 994 mol
=2, 499
1,998 mol
med två värdesiffror blir det 2,5
för väte
7, 987 mol
=3, 997
1,998 mol
med två värdesiffror blir det 4,0
för syre
1, 998 mol
=1, 000
1, 998 mol
med två värdesiffror blir det 1,0
Då blir den empiriska formeln
C5H8O2 Fast det visste vi ju redan innan
Glöm nu inte att träna på det vi har gått igenom
Fällningsreaktioner
Om man blandar en bariumnitratlösning, Ba(NO 3)2(aq) med en
natriumsulfatlösning, Na2SO4(aq) så bildas någonting som kallas en fällning. Titta
på YouTube-klippet så ser du hur det går till . I klippet använder de
bariumkloridlösning, BaCl2(aq) istället för bariumnitratlösning, men det spelar
ingen roll.
Vi ska titta på reaktionen som sker då dessa två lösningar blandas.
I en bariumnitratlösning finns förutom vattenmolekyler även bariumjoner, Ba 2+
och nitratjoner, NO3-. I natriumsulfatlösningen finns natriumjoner, Na+ och
sulfatjoner, SO42-.
I blandningen finns alltså förutom vattenmolekyler alla fyra joner samtidigt, och
vi ser att det bildas en tydlig fällning, dvs ett svårlösligt ämne som så småningom
sjunker till botten. Det måste ju varit två av jonerna som bildat det svårlösliga
ämnet. Det kan ju inte vara två positiva joner som gått ihop
inte heller två
negativa joner
så vi kan väl anta att det måste vara en positiv och en negativ
jon som tillsammans har bildat det svårlösliga ämnet.
Om vi då först tittar på ett par enkla regler så blir det kanske lite lättare att tala
om vilka joner det borde vara, som har bildat den svårlösliga föreningen,
(fällningen).

Alla alkalisalter är lättlösliga, dvs. de kan inte bilda svårlösliga föreningar.
Du vet ju att det framförallt är Li, Na och K, som tillhör alkalimetallerna.
Fast i det här fallet kan vi även inkludera väte, OBS! UNDANTAG.

Alla ammoniumsalter är lättlösliga, alltså alla salter som innehåller
ammoniumjonen, NH4+.

Alla nitrater är lättlösliga, dvs. alla salter som innehåller nitratjonen, NO 3-.
Med hjälp av dessa regler blir det betydligt lättare att uttala sig om fällningens
namn och formel.
Blandningen av bariumnitrat och natriumsulfat innehåller jo följande joner:
Ba2+, NO3-, Na+, SO42-.
Enligt reglerna så kan Na+ joner och NO3- joner inte ingå i svårlösliga föreningar,
alltså inet bilda fällningar. Men eftersom vi tydligen fick en fällning så måste det
ju vara bariumjoner och sulfatjoner som har gått samman och bildat fällningen.
Vi kan då skriva på följande sätt:
Ba2+ + SO42-
→
BaSO4(s) Bariumsulfat
eller
Ba2+ + 2NO3- + 2Na+ + SO42-
→
BaSO4(s) + 2Na+ + 2NO3-
eller
Ba(NO3)2(aq) + Na2SO4(aq)
→
BaSO4(s) + 2NaNO3(aq)
Du får välja själv vilken typ av reaktionsformel du vill använda
Själv föredrar
jag den första, den gröna alltså för där är det minst att skriva.
Vi ska testa det hela en gång till
Om vi blandar en lösning av natriumklorid med en annan lösning, innehållande
silver(I)nitrat så bildas även här en fällning.
Då börjar vi med vilka joner som finns i lösningarna:
Natriumkloridlösningen, Na+ och ClSilver(I)nitratlösningen, Ag+ och NO3Precis som tidigare så kan natriumjoner och nitratjoner inte bilda några
svårlösliga salter,
alltså måste det vara silver(I)jonen och kloridjonen som har bildat fällningen.
Då kan vi skriva reaktionsformeln:
Ag+ + Cl-
→
AgCl(s) Silver(I)klorid
Testa nu själv:
Det bildas en fällning då man blandar:

Silver(I)nitratlösning med natriumtiocyanatlösning

Koppar(II)nitratlösning med kaliumhydroxidlösning

Bly(II)nitratlösning med natriumkloridlösning

Silver(I)nitratlösning med kaliumkromatlösning

Järn(III)nitratlösning med natriumhydroxidlösning
Skriv reaktionsformler för samtliga fällningar och ange fällningens namn.
Vad kan man då mer göra med alla dessa fällningar
Många gånger använder man de bara för att ta reda på vilka joner det finns i
olika lösningar, som dricksvatten, havsvatten, eller avloppsvatten.
Men man kan även ta reda på hur mycket av en jon det finns i en lösning.
Vi vet ju alla att havsvatten är salt, alltså bör det innehålla natriumklorid. Vi vet
också att silver(I)joner bildar fällning med kloridjoner. Alltså borde man kunna
blanda havsvatten med silver(I)nitratlösning, så att det bildas svårlösligt
silver(I)klorid. Fällningen kan vi filtrera genom ett filterpapper, sedan torkar vi
fällningen och sen kan vi väga den
Vi antar att vi har en liter havsvatten, vi tillsätter silver(I)nitratlösning så att alla
kloridjoner får varsin silver(I)jon. Vi filtrerar blandningen genom ett filterpapper,
torkar filterpappret och fällningen och väger den.
Massan för fällningen bestäms till 0,7492 g
Vi vet ju att fällningen består av silver(I)klorid, så vi kan skriva en enkel
reaktionsformel:
Ag+ + Cl-
→
AgCl(s)
Nu vet vi att silver(I)kloridens massa är 0,7492 g, dessutom kan vi beräkna
molmassan för silver(I)klorid.
M(AgCl) = 107,87 g/mol + 35,453 g/mol = 143,323 g/mol
Då kan vi beräkna silver(I)kloridens substansmängd
n( AgCl )=
m( AgCl )
=
M ( AgCl )
0, 7492 g
=0, 005227 mol
g
143 , 323
mol
Vi har alltså hittat 0,005227 mol AgCl
Tittar vi på reaktionsformeln igen,
Ag+ + Cl-
→
AgCl(s)
Så ser vi att det behövs 0,005227 mol kloridjoner för att det ska kunna bildas
0,005227 mol silver(I)klorid.
Alltså måste det finnas 0,005227 mol kloridjoner i en liter havsvatten.
Om vi nu vidare antar, att kloridjonerna kommer ifrån natriumklorid, NaCl, så kan
vi beräkna hur många gram natriumklorid det finns i havsvattnet. Vi behöver
bara molmassan för NaCl och den är 58,443 g/mol.
m( NaCl )=n( NaCl )⋅M ( NaCl )=0,005227 mol⋅58 , 443
g
=0, 3055 g
mol
Det finns alltså 0,3055 g NaCl i en liter havsvatten, eller så kan vi säga att det
finns 0,3055 g NaCl
i ett kg havsvatten. Det blir ca 0,03% salthalt.
Testa själv nu:
Vi har en koppar(II)sulfatlösning och vill bestämma hur mycket koppar(II)sulfat
som finns löst i lösningen.
Vi mäter upp 100,0 ml av lösningen och tillsätter bariumnitratlösning tills det inte
bildas någon mer fällning. Vi filtrerar fällningen, torkar den och väger den.
Massan för fällningen bestämdes till 1,038 g.
Hur många gram koppar(II)sulfat fanns i den ursprungliga
koppar(II)sulfatlösningen?
Lösningars halt och koncentration
När vi nu ändå håller på med ämnen som är lösta i ett lösningsmedel, (för det
mesta är lösningsmedlet vatten), så kan vi likväl prata om lösningarnas halt
respektive koncentration.
Om vi tar 15,0 g NaCl och löser det i 1,0 dm3 destillerat vatten så kommer den
totala volymen knappast att ändras så vi har fortfarande 1,0 dm3. Då kan vi säga
att lösningens natriumkloridhalt är 15,0 g/dm3.
Men eftersom vi är så duktiga på molräkning nu så kan vi även beräkna
substansmängden för NaCl.
n( NaCl )=
m( NaCl ) 15,0 g
=
=0, 257 mol
M ( NaCl )
g
58 , 443
mol
Då finns det alltså 0,257 mol NaCl i 1,0 dm3 lösning.
Detta kallas lösningens koncentration uttryckt i mol/dm3. Det är det vanligaste
sättet att ange hur mycket löst ämne det finns i en viss lösning.
Koncentrationen betecknas med lilla c och har enheten
mol
och eftersom
dm 3
enheten är kvoten mellan substansmängden i mol och volymen i dm 3 så kan vi
även ställa upp en beräkningsformel för koncentrationen.
c=
n
V
där
c är koncentrationen i mol/dm3
n är substansmängden i mol
V är volymen i dm3
Exempel.
Man löser 2,54 mol kaliumbromid i destillerat vatten och späder lösningen till en
volym av 0,500 dm3.
Beräkna lösningens kaliumbromidkoncentration. (kaliumbromid, KBr)
Vi använder oss av ovanstående formel:
c ( KBr )=
n( KBr )
2,54 mol
mol
=
=5, 08 3 eller 5,08 M
3
V ( lösning ) 0,500 dm
dm
Så lösningen koncentration är alltså 5,08 mol/dm3 eller 5,08 M vilket betyder
molar.
När man framställer molara lösningar använder man sig i regel av en speciell typ
av kolvar, så kallade mätkolvar. Här ser du några exempel på olika mätkolvar.
Som du ser på den första bilden så kar mätkolvarna ett märke i form av en ring
ungefär mitt på den långsmala halsen. Om man fyller mätkolven till det märket
så innehåller kolven den angivna volymen med stor noggrannhet.