Stoichiometry : Mathematics of chemical formulas and equations

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.

http://www.woodrow.org/teachers/ci/1992/Avogadro.html

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)


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


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


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?


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


How many atoms of K are present in 78.4 g of K?


What is the mass (in grams) of 1.20 X 1024 molecules of glucose (C6H12O6)?


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)


3. แก-สแอมโมเน่�ย (NH3)


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

Stoichiometry : Mathematics of chemical formulas and equations

Documents