خلوص مواد
مواد مورد استفاده در آزمايشگاه يا صنعت کاملاً خالص نيستند و معمولاً ناخالصي به همراه دارند. با وارد کردن درصد خلوص در محاسبه ها مي توان مقادير مورد نياز از ماده ي ناخالص را محاسبه کرد.
خلوص مواد معمولاٌ بر حسب درصد بیان می شود . مثلاٌ ، روی شیشه ی سدیم کلرید نوشته شده ، سدیم کلرید 99% . این بدان معنا است که در هر 100گرم از محتویات شیشه ، 99 گرم آن سدیم کلرید و 1 گرم ناخالصی است .
|
درصد خلوص |
× |
جرم مورد نياز از ماده ناخالص |
= |
جرم مورد نياز از ماده ي خالص |
مثال : اگر بخواهيم مقدار ۲/۳۴ گرم گاز C2H2 را از واکنش ميان CaC2(S) و آب کافي بدست آوريم چند گرم CaC2(S) ناخالص با درصد خلوص ۷۵ % نياز داريم؟
CaC2(S) + 2H2O(L) ® Ca(OH)2(aq)+ C2H2(g)
(CaC2 = 64/1 g.mol-1 و C2H2 = 26 g.mol-1)
|
mol C2H2 |
= |
34/2g C2H2 |
× |
|
= |
09/0mol C2H2 |
|
mol CaC2 خالص |
= |
09/0mol C2H2 |
× |
1mol CaC2 |
= |
09/0mol CaC2 |
|
1mol C2H2 |
|
g CaC2 خالص |
= |
09/0mol CaC2 |
× |
64.1 gl CaC2 |
= |
5.77 g CaC2 |
|
1mol CaC2 |
|
g CaC2 نا خالص |
= |
5.77 g CaC2 |
× |
100g cac2ناخالص |
= |
7.96ناخالص g CaC2 |
|
75 g cac2 خالص |
روابط حجمي گازها در محاسبه هاي استوکيومتري
در فشار و دمای ثابت يک مول از گازهاي مختلف حجم ثابت و برابري دارند. همانطور که مي دانيد حجم گازها تابعي از فشار و دما است در شرايط STP (دما ْ 0 C و فشار 1 atm) هر مول گاز حجمي برابر L۲۲/۴ اشغال مي کند.
بر اساس قانون نسبت های ترکیبی گی لوساک ، در یک دما و فشار معین ، نسبت های میان حجم گازهایی که با یکدیگر واکنش می دهند ، اعدادی صحیح و کوچک هستند . این نسبت ها به طور مستقیم با نسبت ضریب های آن ها در معادله ی موازنه شده ی واکنش متناسب است .
بر اساس قانون آووگادرو ، تعداد مولکول های برابر از گازهای مختلف ، در فشار و دمای معین ، حجم یکسانی را اشغال می کنند .
یک مول از گازهای مختلف در فشار و دمای معین ، حجم ثابت و برابری دارند . به این حجم ، حجم مولی می گویند . اگر فشار 1 اتمسفر و دما صفر درجه سانتیگراد باشد ، آنگاه حجم مولی 4/22 لیتر است .
در حل بعضي مسايل استوکيومتري گازها مي توان با استفاده از قانون نسبتهاي حجمي ، ضريب تبديل حجمي – حجمي مناسب را از روي معادله ي موازنه شده پيدا کرد.
در شرايط غير STP مي توان با استفاده از چگالي گازها مقدار جرم آنها را به حجم يا برعکس تبديل کرد.
قانون نسبت های حجمی و آووگادرو تنها در مورد گازها صادق است .
اگر همه ی مواد شرکت کننده در یک واکنش به حالت گاز باشند ، آنگاه بر اساس قانون نسبت های حجمی ، روابط حجمی – حجمی مانند روابط مولی – مولی خواهد بود .
مثال : چند ليتر گاز H2 از واکنش 80/4 منيزيم با مقدار اضافي هيدروکلريک اسيد در شرايط متعارفي توليد مي شود؟
Mg (s) + 2 HCl (aq) ® Mg Cl 2 (aq) + H2 (g)
|
mol Mg |
= |
4.8 g Mg |
× |
1mol Mg |
= |
0.2mol Mg |
|
24 g Mg |
|
mol H2 |
= |
0.2mol Mg |
× |
1mol H2 |
= |
0.2mol H2 |
|
1mol Mg |
|
L H2 |
= |
0.2mol H2 |
× |
22.4 L H2 |
= |
4.48 L H2 |
|
1 mol H2 |
مثال: چند گرم آلومینیم باید با سولفوریک اسید واکنش دهد تا 25/1 لیتر گاز هیدروژن در شرایط استاندارد تولید شود ؟
2Al + 3H2SO4 →Al2(SO4)3 + 3H2
حجم ماده داده شده ، گرم ماده ی دیگر خواسته شده است . بنابر این ، به ترتیب زیر عمل می کنیم :
1- با استفاده از حجم مولی گازها حجم ماده داده شده ، به تعداد مول ماده داده شده تبدیل می شود .
2- با استفاده از معادله ی واکنش تعداد مول ماده ی خواسته شده بدست می آید .
3- با استفاده از جرم مولی گرم ماده خواسته شده بدست می آید .
|
1 g |
= |
27gAl |
X |
2mol Al |
X |
1mol H2 |
X |
1.25L H2 |
= |
gAl |
|
mol Al |
3mol H2 |
22.4 l H2 |
در برخی از مسایل ، واکنش در شرایطی غیر از STP انجام می شود . در این مسایل ، می توان با استفاده از چگالی گازها ، مقدار جرم آن ها را به حجم یا بر عکس تبدیل کرد .
|
چگالي |
= |
جرم(g) |
|
حجم(L) |
مثال : بر اثر تجزیه ی 5/0 مول پتاسیم پرکلرات ، چند لیتر گاز اکسیژن آزاد می شود ؟ ( چکالی گاز اکسیژن در این شرایط 1.2 g.L-1 است .)
2KClO3(s) →2KCl(s) + 3O2(g)
|
20 L |
= |
1L O2 |
X |
32g O2 |
X |
3mol O2 |
X |
0.5mol KClO3 |
= |
LO2 |
|
1.2g O2 |
1mol O2 |
2mol KClO3 |
اين وبلاگ درصدد برداشتن گام هر چند كوچك در جهت ارائه مطالب شيمي مي باشد