Stoichiometry : Mathematics of chemical formulas and equations
Post on 23-Jan-2016
121 Views
Preview:
DESCRIPTION
Transcript
Stoichiometry: Mathematics of chemical formulas and equations
MOLEMOLEMOLEMOLEA mole is just a number
pair = 2trio = 3quartet = 4dozen = 12baker’s dozen = 13gross = 144
mole = (mol) 602000000000000000000000
THE MOLETHE MOLE 1 dozen cookies = 12 cookies 1 mole of cookies = 6.02 X 1023 cookies
1 dozen cars = 12 cars 1 mole of cars = 6.02 X 1023 cars
1 dozen Al atoms = 12 Al atoms 1 mole of Al atoms = 6.02 X 1023 atoms
Note that the NUMBER is always the same, but the MASS is very different!
Mole is abbreviated mol (gee, that’s a lot quicker to write, huh?)
1 mole is the amount of substance that contains as many particles (atoms or molecules) as there are in 12.0 g of C-12.
โมล (Mole,Mol) คื�อ หน่วยที่��บอกปริ�มาณอน่�ภาคืของสาริ ซึ่��งเป�น่หน่วยใหญ่ที่��ใช้#ที่��ใช้#แที่น่อน่�ภาคืจำ&าน่วน่มาก
อน่�ภาคื อะตอม
โมเลก�ล
ไอออน่
AMADEO AVOGADRO(1776 – 1856)
1 mole = 602213673600000000000000or 6.022 x 1023
thousandsmillionsbillionstrillions
quadrillions?
There is Avogadro's number of particles in a mole of any substance.
Particles in a MoleParticles in a Mole
Amedeo Avogadro (1766-1856) never knew his own number;
it was named in his honor by a French scientist in 1909.
its value was first estimated by Josef Loschmidt, an Austrian
chemistry teacher, in 1895.
A MOLE of any substance contains as many elementary units (atoms and molecules) as the number of atoms in 12 g of the isotope of carbon-12.
This number is called AVOGADRO’s number NA = 6.02 x 1023 particles/mol
The mass of one mole of a substance is called MOLAR MASS symbolized by MM
Units of MM are g/mol Examples
H2 hydrogen 2.02 g/molHe helium 4.0 g/mol N2 nitrogen 28.0 g/mol
O2 oxygen 32.0 g/mol
CO2 carbon dioxide 44.0 g/mol
AVOGADRO,S NUMBER
MOLE
1. โมลก*บจำ&าน่วน่อน่�ภาคื
C-12 1 อะตอม ม�มวล 12 x 1.66 x 10-24 g
C-12 มวล 12 x 1.66 x 10-24 g ม�จำ&าน่วน่อะตอม = 1 atom
C-12 มวล 12 กรั�ม ม�จำ�นวนอะตอม = C-12 1 atom C-12 12 g
C-12 12 x 1.66 x 10-24 g
= 6.022137 x 1023 atom1 mole = 6.02 x 1023 อน่�ภาคื
Avogadro,s number
โมล หมายถึ�ง ปริ�มาณสาริที่��ม�จำ&าน่วน่อน่�ภาคืเที่าก*บจำ&าน่วน่อะตอมของคืาริ,บอน่-12 ที่��ม�มวล 12 กริ*ม
AVOGADRO’S NUMBER
6.02 X 6.02 X 10102323
MOLE
•ถึ#าอน่�ภาคืคื�ออะตอม เริ�ยกวา โมลอะตอม เช้น่ ส*งกะส� (Zn) 1 โมลอะตอมม�จำ&าน่วน่อะตอมเที่าก*บ 6 .0 2 x
1023
อะตอม• ถึ#าอน่�ภาคืคื�อโมเลก�ล เริ�ยกวา โมลโมเลก�ล เช้น่ ก-าซึ่ไฮโดริเจำน่ (H2) 1 โมลโมเลก�ลม�จำ&าน่วน่โมเลก�ลเที่าก*บ 602. x 10
23 โมเลก�ล
• ถึ#าอน่�ภาคืคื�อไอออน่ เริ�ยกวา โมลไอออน่ เช้น่ แคืลเซึ่�ยมไอออน่ (Ca2+) 1 โมลไอออน่ม�จำ&าน่วน่ไอออน่เที่าก*บ 602.x 1023 ไอออน่
•ถึ#าอน่�ภาคืคื�ออ�เล0กตริอน่ เริ�ยกวา โมลอ�เล0กตริอน่ 1 โมลอ�เล0กตริอน่ หมายถึ�ง จำ&าน่วน่อ�เล0กตริอน่เที่าก*บ 6.
02 x 10 23 อ�เล0กตริอน่
= 6.02 x 1023 C atoms
= 6.02 x 1023 H2O molecules
= 6.02 x 1023 NaCl “molecules”(technically, ionics are compounds not
molecules so they are called formula units)
6.02 x 1023 Na+ ions and
6.02 x 1023 Cl– ions
A MOLE OF PARTICLESA MOLE OF PARTICLES CONTAINS 6.02 X 1023
PARTICLES 1 mole C
1 mole H2O
1 mole NaCl
6.02 x 1023 particles
1 mole
or
1 mole
6.02 x 1023 particles
Note that a particle could be an atom OR a molecule!
AVOGADRO’S NUMBER AS AVOGADRO’S NUMBER AS CONVERSION FACTORCONVERSION FACTOR
1. Number of atoms in 0.500 mole of Ala) 500 Al atoms
b) 6.02 x 1023 Al atomsc) 3.01 x 1023 Al atoms
2.Number of moles of S in 1.8 x 1024 S atomsa) 1.0 mole S atomsb) 3.0 mole S atomsc) 1.1 x 1048 mole S atoms
LEARNING CHECKLEARNING CHECK
3. จำงหาจำ&าน่วน่โมลของสาริตอไปน่�11 .ฮ�เล�ยม 1204. x 1022 atom
2. แก-สแอมโมเน่�ย 301. x 1025 molecule
3. ส*งกะส� 3612 x 1020 atom
4. แมกน่�เซึ่�ยม 1 atom
5. โซึ่เด�ยมไอออน่ 20 ion
If you had a mole of H2O could you swim in it?
NO!Water molecules are so small
that a mole of H2O = 18 ml
HOW SMALL ARE ATOMS?There are more atoms in one gram of salt than grains of sand on all the beaches of all the oceans in all the world.
GRAM ATOMIC MASS
mass in grams of 1 mole of atoms of an element
In other words…… 1 mol C atoms = 6.02 x 10 23 C
atoms = 12g C
of thein
PRACTICE
REMEMBER . . .1 MOLE = 6.02X1023 ATOMS OR MOLECULES = ______ G FROM
THE PERIODIC TABLE
MOLE
2 . จำ&าน่วน่โมลก*บมวลของสาริ
• ธ�ต�ใดๆ ที่��ม�ปรั�ม�ณ 6.02 x 1023 atom หรั�อ 1 โมล จำะม�มวลเป�นกรั�มเที่��ก�บมวลอะตอมของธ�ต�น�#น• ส�รัใดๆ ที่��ม�ปรั�ม�ณ 6.02 x 1023 molecule หรั�อ 1 โมล จำะม�มวลเป�นกรั�มเที่��ก�บมวลโมเลก�ลของส�รัน�#น•ไอออนใดๆ ที่��ม�ปรั�ม�ณ 6.02 x 1023 ion หรั�อ 1 โมล จำะม�มวลเป�นกรั�มเที่��ก�บมวลอะตอมของธ�ต�น�#น
คืาริ,บอน่-12 ปริ�มาณ 1 โมล ม�มวล 12 กริ*ม
คืามวลน่�1เริ�ยกวา มวลตอโมล
Atomic Mass (g)
1 mole
or
1 mole
Atomic Mass (g)
CONVERSION FACTORCONVERSION FACTOR
Molecular Mass (g)
1 mole
or
1 mole
Molecular Mass (g)
CONVERSION FACTORCONVERSION FACTOR
1. จำงหาจำ&าน่วน่โมลของสาริตอไปน่�11 .น่&1า 036. g
2 .โพแที่สเซึ่�ยมไอโอไดด, 3806. g
3 .อะล3ม�เน่�ยม 270 g
4 .กล3โคืส 12 g
2. จำงคื&าน่วณหามวลของสาริตอไปน่�1• ฮ�เล�ยม 1204. x 1022 atom
• แก-สแอมโมเน่�ย 301. x 1025 molecule
• ส*งกะส� 3612 x 1020 atom
• แมกน่�เซึ่�ยม 1 atom
• โซึ่เด�ยมไอออน่ 20 ion
STOICHIOMETRY OF CHEMICAL FORMULAS
GRAM FORMULA MASS GRAM MOLECULAR MASS
MOLAR MASS
mass in grams of 1 mole of a substance
In other words . . . Add it all up!
1 mole of NaCl = 58g = 6.02x1023 particles of NaCl
1 mole of H2O = 18g = 6.02x1023 molecules of H20
of thein
NOW…..
Use the gram formula mass and the gram atomic mass to determine
how many moles or atoms of an element are found in some mass of a substance
how much mass that element contributes to the mass of the entire substance
Use factor label & follow the units!
STOICHIOMETRY OF CHEMICAL FORMULAS
If you have 1 molecule of (NH4)2SO4How many atoms of N are there?How many atoms of H?
SO….. If you have 1 mole of of (NH4)2SO4
How many moles of N are there?How many moles of H?
Gases ONLY@STP
MOLAR VOLUME
1 mole of any gasO2 (g)
NH3 (g)
He (g)
contains 6.02 x 1023 molecules andoccupies a volume of 22.4L
STP
standard temperature &
pressure
0oC or 273K
101.3kPa or 1 atm
REMEMBER . . . Gases also have mass
1 mole of O2(g) = 32g
1 mole of NH3(g) = 17g
we can calculate
Density!
D = M/VA sample of oxygen contains 3 moles of particles at STP what is its density?
2 stepsConvert moles to mass AND volumeCalculate density
If mass or volume is given, use it and convert the other……. THEN calculate D!
Remember . . .
1 mole = 6.02x1023 atoms or molecules =
gfm = 22.4L (g)
MOLE
Ex. จำงคื&าน่วณหาจำ&าน่วน่โมลของคืาริ,บอน่ไดออกไซึ่ด, ปริ�มาตริ 56. dm3 ที่�� STP
3. จำ&าน่วน่โมลก*บปริ�มาตริของแก-สก&าหน่ดให# อ�ณหภ3ม� 0 องศาเซึ่ลเซึ่�ยส และคืวามด*น่ 1 บริริยากาศ เป�น่ภาวะมาตริฐาน่ (Standard Temperature and Pressure) และเริ�ยกยอวา STP
แก-สใดๆ 1 โมล ม�ปริ�มาตริ 224. ล3กบาศก,เดซึ่�เมตริ ( dm3 ) ที่�� STP หริ�อปริ�มาตริตอโมลของแก-สใด ๆ เที่าก*บ 2
24 dm3 หริ�อ 224 ล�ตริ ที่�� STP
224. dm3 gas
1 mole
or
1 mole
224. dm3 gas
CONVERSION FACTORCONVERSION FACTOR
1 mole
Mole
ปริ�มาตริของแก-ส (dm3) ที่�� STP
มวล (g)
จำ&าน่วน่อะตอมหริ�อโมเลก�ล
ปริ�มาตริ 22.4 dm3
จำ&าน่วน่อน่�ภาคื 6.02 1023 อน่�ภาคื
มวลอะตอม
หริ�อมวลโมเลก�ล
คืวามส*มพ*น่ธ์,ริะหวางจำ&าน่วน่โมล อน่�ภาคื มวลและปริ�มาตริของแก-ส
1 MOLE OF PARTICLES
= 6.02 x 1023 C atoms
= 6.02 x 1023 H2O molecules
= 6.02 x 1023 NaCl “molecules”(technically, ionics are compounds not
molecules so they are called formula units)
6.02 x 1023 Na+ ions and
6.02 x 1023 Cl– ions
A MOLE OF PARTICLESA MOLE OF PARTICLES CONTAINS 6.02 X 1023
PARTICLES 1 mole C
1 mole H2O
1 mole NaCl
The Mass of 1 mole (in grams)
Equal to the numerical value of the average
atomic mass (get from periodic table)
1 mole of C atoms = 12.0 g
1 mole of Mg atoms = 24.3 g
1 mole of Cu atoms = 63.5 g
MOLAR MASSMOLAR MASS
OTHER NAMES RELATED TO MOLAR OTHER NAMES RELATED TO MOLAR MASSMASS
Molecular Mass/Molecular Weight: If you have a single
molecule, mass is measured in amu’s instead of grams. But,
the molecular mass/weight is the same numerical value as 1
mole of molecules. Only the units are different. (This is the
beauty of Avogadro’s Number!)
Formula Mass/Formula Weight: Same goes for
compounds. But again, the numerical value is the same.
Only the units are different.
THE POINT: You may hear all of these terms which mean the SAME NUMBER… just different units
Find the molar mass
(usually we round to the tenths place)
LEARNING CHECK!LEARNING CHECK!
A.1 mole of Br atomsB.1 mole of Sn atoms
= 79.9 g/mole
= 118.7 g/mole
Mass in grams of 1 mole equal numerically to the sum of the atomic masses
1 mole of CaCl2 = 111.1 g/mol
1 mole Ca x 40.1 g/mol
+ 2 moles Cl x 35.5 g/mol = 111.1 g/mol CaCl2
1 mole of N2O4 = 92.0 g/mol
MOLAR MASS OF MOLECULES MOLAR MASS OF MOLECULES AND COMPOUNDSAND COMPOUNDS
A. Molar Mass of K2O = ? Grams/mole
B. Molar Mass of antacid Al(OH)3 = ? Grams/mole
LEARNING CHECK!LEARNING CHECK!
Prozac, C17H18F3NO, is a widely used antidepressant
that inhibits the uptake of serotonin by the brain. Find
its molar mass.
LEARNING CHECKLEARNING CHECK
molar mass Grams Moles
CALCULATIONS WITH MOLAR CALCULATIONS WITH MOLAR MASSMASS
Aluminum is often used for the structure of light-weight bicycle frames. How many grams of Al are in 3.00 moles of Al?
3.00 moles Al ? g Al
CONVERTING MOLES AND CONVERTING MOLES AND GRAMSGRAMS
1. Molar mass of Al 1 mole Al = 27.0 g Al
2. Conversion factors for Al
27.0g Al or 1 mol Al
1 mol Al 27.0 g Al
3. Setup 3.00 moles Al x 27.0 g Al
1 mole Al
Answer = 81.0 g Al
The artificial sweetener aspartame
(Nutra-Sweet) formula C14H18N2O5 is
used to sweeten diet foods, coffee and
soft drinks. How many moles of
aspartame are present in 225 g of
aspartame?
LEARNING CHECK!LEARNING CHECK!
ATOMS/MOLECULES AND ATOMS/MOLECULES AND GRAMSGRAMS
Since 6.02 X 1023 particles = 1 mole AND
1 mole = molar mass (grams) You can convert atoms/molecules to moles
and then moles to grams! (Two step process)
You can’t go directly from atoms to grams!!!! You MUST go thru MOLES.
That’s like asking 2 dozen cookies weigh how many ounces if 1 cookie weighs 4 oz? You have to convert to dozen first!
molar mass Avogadro’s number Grams Moles particles
Everything must go through Moles!!!
CALCULATIONSCALCULATIONS
ATOMS/MOLECULES AND ATOMS/MOLECULES AND GRAMSGRAMS
How many atoms of Cu are present in 35.4 g of Cu?
35.4 g Cu 1 mol Cu 6.02 X 1023 atoms Cu 63.5 g Cu 1 mol Cu
= 3.4 X 1023 atoms Cu
LEARNING CHECK!LEARNING CHECK!
How many atoms of K are present in 78.4 g of K?
LEARNING CHECK!LEARNING CHECK!
What is the mass (in grams) of 1.20 X 1024 molecules of glucose (C6H12O6)?
LEARNING CHECK!LEARNING CHECK!
How many atoms of O are present in 78.1 g of oxygen?
78.1 g O2 1 mol O2 6.02 X 1023 molecules O2 2 atoms O 32.0 g O2 1 mol O2 1 molecule O2
What is the percent carbon in C5H8NO4 (the
glutamic acid used to make MSG
monosodium glutamate), a compound used
to flavor foods and tenderize meats?
a) 8.22 %C
b) 24.3 %C
c) 41.1 %C
PERCENT COMPOSITIONPERCENT COMPOSITION
Ex ถึ#าม�แก-สคืาริ,บอน่ไดออกไซึ่ด, (CO2) หน่*ก 9.24 g จำงคื&าน่วณหาก. จำ&าน่วน่โมล CO2
ข. จำ&าน่วน่โมเลก�ล CO2
คื. จำ&าน่วน่โมลของแตละธ์าต�ใน่คืาริ,บอน่ไดออกไซึ่ด, จำ&าน่วน่น่�1ง. จำ&าน่วน่อะตอมของแตละธ์าต� ( C = 12.0 O = 16.0 )
ว�ธ์�ที่&าa. น่&1าหน่*กโมเลก�ลของ CO2 = 12.0 + ( 2 x 16.0 ) = 44.0
จำ&าน่วน่โมลของ CO2 = 924. g CO2 1 mol CO2
440. g CO2
= 0.210 mol CO2
ข. Molecule CO2 = 924. g CO2 1 mol CO2 6.02 x 1023 molecule CO2
440 g CO2 1 mol CO2 = 1.26 x 1023 molecule CO2
ค. Mole C = 924. g CO2 1 mol CO2 1 mol C
440. g CO2 1 mol CO2
= 0.210 mole C
Mole O = 924. g CO2 1 mol CO2 2 mol O
440. g CO2 1 mol CO2
= 0.420 mole O
ง. Atom C = 924. g CO2 1 mol CO2 1 mol C 6.02 1023 atom C
440. g CO2 1 mol CO2 1 mol C
= 1.26 1023 atom C
Atom O = 924. g CO2 1 mol CO2 2 mol O 6.02 1023 atom O
440. g CO2 1 mol CO2 1 mol O = 2.53 1023 atom O
Ex. จำงหาจำ&าน่วน่โมล จำ&าน่วน่โมเลก�ล และปริ�มาตริ ที่�� STP ของสาริตอไปน่�1ซึ่��งม�มวล 100. g
1 .แก-สโอโซึ่น่ (O3)
2 .แก-สคืลอริ�น่ (Cl2)
3 .แก-สแอมโมเน่�ย (NH3)
Ex. เฉลย1. แก-สโอโซึ่น่ (O3)
= 0.208 mol , 1.25 1023 molecule, 4.67 dm3 ที่�� STP
2 .แก-สคืลอริ�น่ (Cl2)
= 0.141 mol , 8.48 1022 molecule, 3.15 dm3 ที่�� STP
3. แก-สแอมโมเน่�ย (NH3)
= 0.587 mol , 3.53 1023 molecule, 13.2 dm3 ที่�� STP
Concept of mole
1. What is the mass of 1.00 mol of each of the following elements?
a. Sodium……………………. b. Sulfur………………………. c. Chlorine……………………
Concept of mole
2. How many moles of sodium atoms in 1.56 x 1021 atoms of sodium?
Concept of mole
3. What is the total number of
atoms in 0.260 mol of glucose,
C6H12O6?
Concept of mole
4. Determine the mass i n grams of each of the
following: a. 1 .3 5 mol Fe
b. 2 4 .5 mol O c. 0.876 mol Ca
125d. . mol Ca3
(PO4
)2
e. 0 .6 2 5 mol Fe(NO
3)3
f. 0.600 mol C4
H10
g. 1.45 mol (NH4
)2
CO3
Concept of mole
5. Calculate the number of moles of each compound:
a. 21.5 g CaCO3
b. 1.56 g NH3
c. 16.8 g Sr(NO3)2
d. 6.98 g Na2CrO4
top related