Från atom och molekyl till mol och vidare i en

reaktionChristina Hansson

Att förstå molbegreppet – och använda det i formler

• Atomernas storlek• Atomernas massa• Molbegreppet• Formeln för att beräkna massa• Beräkn massan av svavel• Att räkna med antal mol – av molekyler• Bra exempel på betydelsen av att kunna räkna med molbegreppet• Hur skrivs reaktionsformler?• En beräkning av produkten• Sammanfattning

En genomsnittsatom är så liten att mer än en och en halv miljon får plats på en millimeter.

Skulle atomen i stället varit en millimeter i diameter, hade samma antal atomer nått 1,7 km !!!

Diametern är i genomsnitt 6 Å (6 Ångström, dvs. 6*10-10 m)

Atomernas storlek

Atomernas massaAtomens massa är oerhört liten. Vi kan inte väga

varje atom för sig, likt lösgodisbitar. Den mängd vi använder är dock ofta i gram eller kilogram, precis som för godiset. Det blir en väldigt stor mängd atomer!

Atommassan räknas i en särskild enhet, Universella massenheten (u) :

1 u = 1,660 * 10-27 kg per definition. Detta = 1,660 * 10-24 gFör varje gram går det alltså detta antal units: 1g / (1,660 *10-24) g/u = 6,02 * 1023 u.

Vi kan alltså väga och räkna i gram på samma sätt som u, om vi håller i minnet att det går 6,02 * 1023 enheter per gram.

Konstanten 6,02 * 1023 kallas för

Avogadros tal.

Molbegreppet

Har vi lika många enheter som Avogadros tal anger, kallas antalet 1 mol.1 mol kolatomer har massan 12 gram, eftersom atommassan är 12 u.För aluminiumatomer gäller att 1 mol har massan 27 gram, eftersom atommassan är 27 u.

Formeln för att beräkna massa

• För alla partiklar/joner/atomer/molekyler, kan vi således beräkna massan om vi känner till molmassan. Det är inte konstigare än att få totala vikten av godissvamparna som vikt för varje svamp gånger antal svampar.

• Formel: m (g) = M (g/mol) * n (mol)• Detta utläses som att totala massan är lika med molmassan

multiplicerat med substansmängden (antal mol). [Observera att man ofta skriver g*mol-1 i stället för snedstreck!]

Beräkna massan av svavel (S)• Ett exempel säger att vi skall väga upp substansmängden 1,50 mol

svavelatomer. [kom ihåg att ange rätt ord efter mätetalet, dvs atomer om det är mol men g om det är ämnet, till exempel svavel.]

• Hur beräknas massan av svavel (S)? Ja, atommassan måste först vara känd. Detta finns i tabeller (se boken).

• m = M*n = 32,1 g/mol * 1,50 mol = 48,15 g• Således skall 48,15 g svavel (S) vägas in om vi vill ha exakt 1,50

mol svavelatomer.

Att räkna med antal mol – av molekyler

Hur mycket vatten finns i 1 dl – måttet? Kan vi beräkna antalet mol? Jadå! Men vi måste först veta hur formeln ser ut och sedan veta molmassan för vattenmolekylen, som ju består av både väte och syre.

Vattnet har formeln H2O. Dess molmassa blir då (2*1)+16 g = 18g.

Hur går vi vidare?Massan av allt vattnet måste vara känd. Den är c:a 100g för 1 dl.

Således: n = m/M = 100/18 mol = 5,6 mol .

Formeln m = n*M skrivs om som n = m/M eftersom vi söker antal mol.

Bra exempel på betydelsen av att kunna räkna med molbegreppet

Kontrollera angivelsen av natrium: Hur mycket är det? Vi vet dessutom att detta kommer från koksalt, dvs. natriumklorid – NaCl. Kan vi beräkna motsvarande massa koksalt?

Antal mol natrium: nNa = mNa/MNa = 0,35 g / 23,0 g/mol = 0,015 mol

Molmassa för NaCl = MNaCl = (23,0 + 35,5) g/mol = 58,5 g/mol

mNaCl = MNaCl * nNaCl = (58,5*0,015) g = 0,89 g.

Svaret är nära det som står på förpackningen (0,9 g). Det kan ha att göra med avrundningsfel.

Hur skrivs reaktionsformler?Anledning att skriva formeln: ett skeende / en reaktion, som observeras noga för att kunna beskriva det och förstå vad som händer.Vätgas leds in i bägaren och antänds. Vad är det som sker?Vätgas antänds – gasen reagerar med syrgas från luften. En låga brinner och imma bildas på bägarens insida. Det ser ut som vatten. Vi kan skriva:

Vätgas + syrgas vatten

2 H2 + O2 H2O

Massan bevaras, dvs vi får alltid samma antal atomer på reaktant- som produktsida.

En beräkning av produkten• Magnesium är lättantändligt. Antag att vi bränner en viss mängd magnesium,

kan vi då beräkna hur mycket produkt som bildas?• Reaktion: 2 Mg + O2 2 MgO [Lika många mol av produkten som vi hade

magnesiumatomer från början, däremot krävs endast hälften så många mol syrgasmolekyler. ”en effekt av att syrgas är diatomär”]

• Förhållandet nMgO = nMg [kan skrivas inom parentes – n(MgO) -eller subskript som här]

• Antag 5,40 g Mg: nMgO = nMg = mMg/MMg = 5,40/24,3 mol = 0,2222 mol

• mMgO = MMgO * nMgO = 0,2222 mol * 40,3 g/mol = 8,96 g (avrundas till samma noggrannhet som den massa vi hade från början, 5,40 g. )

Sammanfattning• Atomer är oerhört små. Vi använder begreppet mol för att få mängder som motsvarar

atomers och molekylers (och joners..etc) massor i gram.• Konstanten 6,02 * 1023 kallas för Avogadros tal. Det anger hur många formelenheter

som finns i en mol.• Massa räknas som molmassa multiplicerat med antal mol. m = n * M• I formler anges ämnenas sammansättning. För att få totala molmassan adderas de

ingående grundämnenas molmassor med hänsyn till koefficienter.• I reaktionsformler anges ämnenas identiteter, sammansättning och vilka reaktanter samt

produkter som finns. Koefficienter framför ämnena anger i vilka proportioner de reagerar. • Massan bevaras i de kemiska reaktionerna. Det går därför att räkna fram produkter om

reaktanter är kända, både i fråga om koefficienter och massor.