Chemické rovnice a vzorce
Přihlásit se
Chemické rovnice a vzorce (10/13) · 15:04

Stechiometrie - klíčová složka Příklad na stechiometrii s klíčovou složkou. Co dělat, když reaktanty nejsou ve stechiometrickém poměru?

Navazuje na Strukturu atomu.
Vezměme si plynný amoniak. Vzorec je NH3 a jedná se o plyn, proto napíšeme g (gas=plyn) do závorky. Necháme jej reagovat s molekulou kyslíku. Kyslík je také plyn. Reakcí vznikne oxid dusnatý. NO, oxid dusnatý. Oxid dusnatý je také plyn. Nepleťme si jej však s oxidem dusným. Vzorec oxidu dusného je N2O, používá se jako rajský plyn. Ale nechci vás příliš rozptylovat, musíme se zaměřit na náš problém. Pojďme se věnovat oxidu dusnatému. Znečišťuje ovzduší a je to produkt cigaretového kouře. Je využíván i v lidském těle. Můžete si to vyhledat na Internetu. Amoniak je důležitá složka hnojiva a o kyslíku víte vše. Produktem reakce je také voda. Takže připíšeme H20. Řekněme, že vezmeme 34 g amoniaku... a 32 gramů kyslíku. Toto je molekula kyslíku, O2. Otázkou je, kolik gramů oxidu dusnatého vznikne? Kolik to bude gramů? Je to stechiometrický problém. Je velmi důležité se nejprve ujistit, že je rovnice správně vyčíslena. A naše rovnice není správně vyčíslena! Pojďme si potvrdit, že není. Podívejme se, máme jeden dusík tady... a jeden dusík tady. To vypadá vyčísleně. Je dobré začít s komplikovanějšími molekulami a nechat jednoprvkové molekuly na konec. Můžete je totiž opravit až na konci. Na levé straně máme 3 vodíky. Na pravé straně máme 2 vodíky. Jak bychom tedy mohli získat na pravé straně 3 vodíky? Co když 2 vodíky na pravé straně vynásobíme 1,5x? Nyní máme 3 vodíky nalevo, 1,5x2 nám dá 3 uhlíky na pravé straně. To vypadá dobře. Na levé straně máme dva kyslíky. Kolik jich máme na pravé straně? Máme jeden kyslík tady a jeden kyslík v této molekule... ale této molekuly máme 1,5. Takže máme 1,5 kyslíku a pak ještě jeden další kyslík To je dohromady 2,5 kyslíku na pravé straně. V této molekule (O2) však máme pouze 2 kyslíky. Co teď musíme udělat? Jak bychom mohli dostat 2,5 kyslíku na levé straně? Můžeme množství kyslíku vynásobit 5/4, což je 1,25. 5/4 krát 2 je 5/2, což je 2,5. Takže teď máme 2,5 kyslíků. 5/4 krát 2 je 2,5. 1 plus 1,5 je také 2,5. Ale rovnice ještě není vyčíslená. Nemůžeme tu rovnici nechat s necelými čísly. Pojďme ji přepsat. Pojďme vynásobit celou rovnici... Pokud se chceme všech necelých čísel zbavit, můžeme celou rovnici vynásobit dvěma. Ale ne, dvěma ne. Musíme ji vynásobit čtyřmi, abychom se zbavili 4 ve jmenovateli zlomku. Vynásobíme tedy celou rovnici 4. Získáme 4 molekuly amoniaku. Můžeme také mluvit o molech místo o jednotlivých molekulách. Můžeme si říct, že máme 4 moly amoniaku. To je 4 krát 6 krát 10 na 23 molekul amoniaku. Snad začínáte chápat, co jsou to moly. Teď si to zase představíme v molekulách. Plus 5 molů kyslíku. ...teď jsem zapomněl, co jsem chtěl říct. Vše nyní tedy násobíme 4. Získáme 4 moly oxidu dusnatého. To máme 4 NO. Násobíme rovnici 4. Takže získáme 6 H20. Takže máme 6 H20. Nacvičili jsme si vyčíslování chemických rovnic. Vraťme se ale k našemu problému. Měli jsme 34 g amoniaku. Potřebujeme vypočítat, kolik molekul amoniaku jsme měli. Jaká je molární hmotnost amoniaku? Jaká je molární hmotnost amoniaku? Máme tady dusík s hmotnostním číslem 14. Atomová hmotnost vodíku je 1. Každý dusík má hmotnost 14. A každý vodík 1. Vodík je trochu zvláštní, jelikož nemá neutrony. Přinejmenším ve své běžné formě. Má atomovou hmotnost jen 1. Pokud je neutrální, má jen proton a elektron. To máme 3 krát 1. Máme 3 atomy vodíku. Molární hmotnost jedné molekuly amoniaku je tedy 14 plus 3. To se rovná 17. Můžeme to také napsat jinak. Pokud je molární hmotnost amoniaku 17... kolik má jeden mol gramů? Bude mít 17 gramů. Takže kolik molů amoniaku máme? 34 gramů amoniaku a jeden mol je 17g. Takže máme 2 moly. Protože 34 je 2 krát 17. Jsou to tedy 2 moly. Máme 2 moly amoniaku. Podívejme se, kolik máme kyslíku. Kolik molekulárního kyslíku tu máme? Hmotnost samotného kyslíku je 16. To je ale jen hmotnost atomového kyslíku. Dávejte si pozor. Lidé říkávají, že mají 32 gramů kyslíku, když mluví o molekulárním kyslíku. Většinou to nevadí. Ale musíme si dávat pozor, zda lidé mluví o molekulárním nebo atomovém kyslíku. Atomová hmotnost kyslíku je 16. Pro jistotu se podívejme na periodickou tabulku tady dole. Takže jaká je molekulová hmotnost dvouatomové molekuly 02? Má dva kyslíky, takže to bude 2 krát 16. 2 krát 16 se rovná 32. Jedna molekula 02 je 32. Nebo jinak, kolik je 1 mol 02 gramů? Takže pokud jedna molekula má relativní atomovou hmotnost 32. Musíme vynásobit číslo 32 Avogadrovou konstantou 6x10 na 23 a získáme množství v gramech. Pojďme si spočítat, kolik máme molů kyslíku. Máme 32 gramů kyslíku. To je přesně 1 mol. A také máme 34 gramů amoniaku, což jsou 2 moly. Napíšeme si to zářivou barvičkou. 1 mol molekuly kyslíku. Z rovnice vidíme, že na každé 4 moly amoniaku spotřebujeme 5 molů kyslíku. Neboli na každých 5 molů kyslíku spotřebujeme 4 moly amoniaku. Něco tady nesedí. Normálně potřebujeme více molů kyslíku než amoniaku. V našem příkladu spotřebováváme méně molekul kyslíku než amoniaku. Dostali jsme méně kyslíku, než bychom potřebovali na toto množství amoniaku. V ideálním případě bychom na 2 molekuly amoniaku spotřebovali 2,5 molu kyslíku. Napíšu sem dolů poměr amoniaku ku kyslíku. Vezmu si jinou barvičku, začíná to být nudné. Dám poměr amoniaku ku kyslíku do rámečku, abychom věděli, že je to ta nejdůležitější část. Poměr v této reakci je 4:5. Čemu se to rovná, pokud mám 2 moly amoniaku? Kolik molů kyslíku v tomto případě potřebuji? Potřebuji 2,5 molů kyslíku. Je to správně? Ano, 4/5 1,25. Pokud vynásobíme obě čísla, dostaneme 4/5. Potřebuji tedy 2,5 molu. Já ale nemám 2,5 molu kyslíku. Mám jen 1 mol! Proto je kyslík klíčovou složkou v této reakci. Nemám dostatek kyslíku. Mám spoustu amoniaku, ale nemám dostatek kyslíku k reakci, takže ten je klíčovou složkou, která omezuje reakci. Předtím jsem říkal, že reaktant a reakční činidlo jsou dvě různé věci. Když lidé mluví o klíčových složkách, říkají jim reakční činidla. Kyslík je tedy klíčová složka a máme přebytek amoniaku. Pokud bychom měli 1 mol kyslíku, kolik molů amoniaku s ním bude reagovat? Reakce bude vypadat nějak takto. Mám pouze 1 mol kyslíku. Namísto 5 O2 tedy musím napsat 1 O2. Ujistěme se, že to není z 10. Nakreslím to v jiné barvě. Mám jen 1 O2 namísto 5 O2. Takže kolik amoniaku s ním bude reagovat? Poměr je 4 ku 5. Je to tedy 0,8 molů. Protože 4 ku 5 je jako 0.8 ku 1. V podstatě když vezmu celou rovnici tady.. a vydělím ji 5, dostanu to, co se stane. Toto je po vydělení pěti 0,8... Oxid dusnatý. A 6/5 molů H2O. Otázkou na začátku byla, kolik gramů oxidu dusnatého vznikne. Máme 1 mol kyslíku, 0,8 molů amoniaku a vznikne nám 0.8 molů oxidu dusnatého. Máme pouze 1 kyslík A tím pádem vznikne 0,8 molů oxidu dusnatého. Jaká je molekulová hmotnost oxidu dusnatého? Atomová hmotnost dusíku je 14. Kyslíku 16. Už jsme to probírali, ale můžeme si to potvrdit. Kyslík má 16, dusík 14. Jedna molekula oxidu dusnatého má tedy 30. 1 mol, neboli 6,02 krát 10 na 23 molekul oxidu dusnatého, bude 30 gramů. Kolik molů vznikne v této reakci? Máme pouze 1 mol kyslíku, protože je to klíčová složka Z toho nám vznikne pouze 0,8 molů oxidu dusnatého. 0,8 molů oxidu dusnatého a 1 mol je 30 g. 0,8 molů NO je rovno 0,8 krát 30 gramům. To se rovná 24 gramů. Vznikne 24 gramů oxidu dusnatého. Možná se ptáte, když jsme teď použili 0,8 molů amoniaku... Ale podle zadání máme 2 moly amoniaku. Co se stane se zbytkem amoniaku? Pokud vše dobře promícháme, získáme teoreticky 1,2 molů nezreagovaného amoniaku na konci reakce. Budeme mít 24 gramů oxidu dusnatého. A použijeme 0,8 molů amoniaku. Nespotřebuje se 1,2 molů amoniaku. Pokud chcete, můžete spočítat, kolik gramů amoniaku to je. Spočítejte, kolik gramů je 1 mol amoniaku. Je to 17 g. Teď to jenom vynásobíme 1,2. Doufám, že vám to přišlo zajímavé. Pokud tápete, pusťte si video ještě jednou, zastavujte si ho a zkoušejte řešení sami. Ale myslím, že už by vám to mělo začít dávat smysl. Těžká část jsou převody mezi moly a gramy a spočítat to všechno správně. A ujistit se, že rozumíte zlomkům. Například že při poměru 4:5, bude vždy méně amoniaku než kyslíku. A pokud mám jen 1 mol kyslíku, budu mít méně než 1 mol amoniaku. i když jsem měl na začátku 2 moly. Takže v tomto případě byl kyslík klíčovou složkou. Řekněme, že bych měl 10 molů kyslíku a 2 moly amoniaku. V tom případě by byl amoniak klíčovou složkou. Budu mít totiž přebytek kyslíku. Na 2 moly amoniaku totiž spotřebuji jen 2,5 moly kyslíku. Takže 10 molů je zbytečně moc. Na shledanou v příštím videu.
video