VII. CALCULE PE BAZA FORMULEI CHIMICE.

7.1. Masă molară. Mol.

Molecula fiind formată din atomi, are dimensiuni foarte mici și masă foarte mică.

Definiție

Masa moleculară (notată cu M) este o mărime adimensională (un număr) care ne arată de câte ori este mai mare masa reală a unei molecule decât unitatea atomică de masă ( u.a.m.).

Ea se calculează ȋnsumând masele atomice relative ale tuturor atomilor moleculei.

Exemplu

1) Masa moleculară a apei (H2O) este:

MH2O = 2 ∙ AH + 1 ∙ AO = 2 + 16 = 18

Definiție

Masa molară (notată cu litera grecească miu = μ) este masa unui mol de substanță. Are ca unitate de măsură g/mol.

Masa molară este egală cu masa moleculară a substanței și conține NA particule (numărul lui Avogadro = 6,022 ∙ 1023 particule – atomi sau molecule).

Exemplu

2) Masa molară a fosfatului de magneziu: Mg3(PO4)2:

μ = 3 ∙ AMg + 2 ∙ AP + 8 ∙ AO = 3 ∙ 24 + 2 ∙ 31 + 8 ∙ 16 = 72 + 62 + 128 = 262 g/mol

Definiție

Molul este unitatea de măsură în Sistemul Internațional a cantității de substanță care conține un număr de particule egal cu numărul lui Avogadro, NA.

NA = 6,022 ∙ 1023

Numărul de moli se notează cu litera grecească „niu” (υ)și se calculează cu relația :

Amestecul echimolar este amestecul care are același număr de moli din fiecare component al amestecului.

Problemă model

1) Calculează numărul de moli din 150 g de acid sulfuric (H2SO4).

m = 150 g

υ = ?

Rezolvare:

  • Se calculează masa molară a H2SO4 :

    • μ = 2 ∙ AH + 1 ∙ AS + 4 ∙ AO = 2 ∙ 1 + 1 ∙ 32 + 4 ∙ 16 = 98 g/mol
  • Se calculează numărul de moli:



Problemă model

2) Calculează masa a 10 moli de AlPO4.

υ = 10 moli

m = ?

Rezolvare:

  • Se calculează masa molară a AlPO4 :

    • μ = 1 ∙ AAl + 1 ∙ AP + 4 ∙ AO = 1 ∙ 27 + 1 ∙ 31 + 4 ∙ 16 = 27 + 31 + 64 = 122 g/mol
  • Se calculează masa din formula numărului de moli :




7.2. Calcule pe baza formulei chimice.

important

Știind formula chimică a unei substanțe se poate determina:

1) Raportul atomic al elementelor componente este raportul între numărul de atomi din fiecare element component al substanței respective.

Pentru o substanță XaYbZc, raportul atomic este a : b : c

Exemplu:
  • Acidul sulfhidric - H2S are raportul atomic:

    • H : S = 2 : 1
  • Acidul carbonic - H2CO3 are raportul atomic:

    • H : C : O = 2 : 1 : 3
  • Fosfatul de mercur - Hg3(PO4)2 are raportul atomic:

    • Hg : P : O= 3 : 2 : 8
important

2) Raportul de masă este raportul între masele din fiecare element component al substanței respective.

Pentru o substanță XaYbZc, raportul de masă este aAX : bAY : cAZ

Exemplu:
  • Acidul sulfhidric - H2S are raportul de masă:

    • AH : AS = 2 ∙ 1 : 1 ∙ 32 = 1 : 16
  • Acidul carbonic - H2CO3 are raportul de masă:

    • AH : AC : AO = 2 ∙ 1 : 1 ∙ 12 : 3 ∙ 16 = 2 : 12 : 48 = 1 : 6 : 24
  • Fosfatul de mercur - Hg3(PO4)2 are raportul de masă:

    • AHg : AP : AO = 3 ∙ 200 : 2 ∙ 31 : 8 ∙ 16 = 600 : 62 : 128 = 300 : 31 : 64

important

3) Compoziția procentuală de masă reprezintă masa fiecărui element conținută în 100g substanță.

a) Pornind de la formula chimică, se calculează masa molară și apoi cu regula de trei simplă se calculează procentul fiecărui element component.

Exemplu:

Pentru acidul carbonic - H2CO3:

μ = 2 ∙ AH + 1 ∙ AC + 3 ∙ AO = 2 + 12 + 48 = 62 g/mol

Dacă 62g H2CO3 conțin........2gH........12gC........ 48gO

Atunci 100g H2CO3 conțin ....xgH.........ygC..........zgO



important

b) Pornind de la raportul de masă și apoi cu regula de trei simplă se calculează procentul fiecărui element component.

Exemplu:

Oxidul de fier III(Fe2O3 ) are raportul de masă AFe : AO = 7 : 3.

Calculează procentul fiecărui element component.

Adunăm 7gFe + 3 gO = 10 g de Fe2O3

Dacă în 10g Fe2O3 se găsesc ..........7gFe..........3gO

Atunci în 100g Fe2O3 se găsesc......xgFe.........ygO

important

4) Masa unui element, aflată într-o anumită masă de substanță compusă.

Pornind de la formula chimică se calculează masa molară a substanței compuse și apoi cu regula de trei simplă se calculează masa fiecărui element component aflată în masa dată de substanță compusă.

Exemplu:

Ce masă de oxigen se află în 248 g acid carbonic- H2CO3 ?

μ = 2 ∙ AH + 1 ∙ AC + 3 ∙ AO = 2 + 12 + 48 = 62 g/mol

Dacă 62g H2CO3 conțin........ 48gO

Atunci 248g H2CO3 conțin .....xgO



important

5) Masa unui substanțe compuse care conține o anumită masă de element.

Pornind de la formula chimică, se calculează masa molară a substanței compuse și apoi cu regula de trei simplă se calculează masa de substanță compusă aflată într-o anumită masă de element chimic.

Exemplu:

Ce masă de bromură de aluminiu- AlBr3 conține 20g de aluminiu ?

μ = 1 ∙ AAl + 3 ∙ ABr = 1 ∙ 27 + 3 ∙ 80 = 27 + 240 = 267 g/mol

Dacă 267g AlBr3 conține ............27g Al

Atunci xg AlBr3 conține...............20g Al





7.3. Sinteză recapitulativă - Calcule pe baza formulei chimice

important

Masa moleculară (notată cu M) este o mărime adimensională (un număr) care ne arată de câte ori este mai mare masa reală a unei molecule decât unitatea atomică de masă ( u.a.m.).

Ea se calculează ȋnsumând masele atomice relative ale tuturor atomilor moleculei.

Exemplu: Masa moleculară a apei (H2O) este:

MH2O = 2 ∙ AH + 1 ∙ AO = 2 + 16 = 18


Masa molară (notată cu litera grecească miu = μ) este masa unui mol de substanță. Are ca unitate de măsură g/mol.

Masa molară este egală cu masa moleculară a substanței și conține NA particule (numărul lui Avogadro = 6,022 ∙ 1023 particule – atomi sau molecule).

Exemplu: Masa molară a fosfatului de magneziu: Mg3(PO4)2:

μ = 3 ∙ AMg + 2 ∙ AP + 8 ∙ AO = 3 ∙ 24 + 2 ∙ 31 + 8 ∙ 16 = 72 + 62 + 128 = 262 g/mol


Molul este unitatea de măsură în Sistemul Internațional a cantității de substanță care conține un număr de particule egal cu numărul lui Avogadro, NA.

NA = 6,022 ∙ 1023

Numărul de moli se notează cu litera grecească „niu” (υ)și se calculează cu relația :

Amestecul echimolar este amestecul care are același număr de moli din fiecare component al amestecului.



Știind formula chimică a unei substanțe se poate determina:

1) Raportul atomic al elementelor componente este raportul între numărul de atomi din fiecare element component al substanței respective.

Pentru o substanță XaYbZc, raportul atomic este a : b : c

Exemplu:

  • Fosfatul de mercur - Hg3(PO4)2 are raportul atomic:

    • Hg : P : O= 3 : 2 : 8

2) Raportul de masă este raportul între masele din fiecare element component al substanței respective.

Pentru o substanță XaYbZc, raportul de masă este aAX : bAY : cAZ

Exemplu:

  • Fosfatul de mercur - Hg3(PO4)2 are raportul de masă:

    • AHg : AP : AO = 3 ∙ 200 : 2 ∙ 31 : 8 ∙ 16 = 600 : 62 : 128 = 300 : 31 : 64

3) Compoziția procentuală de masă reprezintă masa fiecărui element conținută în 100g substanță.

a) Pornind de la formula chimică, se calculează masa molară și apoi cu regula de trei simplă se calculează procentul fiecărui element component.

Exemplu: Pentru acidul carbonic - H2CO3:

μ = 2 ∙ AH + 1 ∙ AC + 3 ∙ AO = 2 + 12 + 48 = 62 g/mol

Dacă 62g H2CO3 conțin........2gH........12gC........ 48gO

Atunci 100g H2CO3 conțin ....xgH.........ygC..........zgO



b) Pornind de la raportul de masă și apoi cu regula de trei simplă se calculează procentul fiecărui element component.

Exemplu:

Oxidul de fier III(Fe2O3 ) are raportul de masă AFe : AO = 7 : 3.

Calculează procentul fiecărui element component.

Adunăm 7gFe + 3 gO = 10 g de Fe2O3

Dacă în 10g Fe2O3 se găsesc ..........7gFe..........3gO

Atunci în 100g Fe2O3 se găsesc......xgFe.........ygO




4) Masa unui element, aflată într-o anumită masă de substanță compusă.

Pornind de la formula chimică se calculează masa molară a substanței compuse și apoi cu regula de trei simplă se calculează masa fiecărui element component aflată în masa dată de substanță compusă.

Exemplu:

Ce masă de oxigen se află în 248 g acid carbonic- H2CO3 ?

μ = 2 ∙ AH + 1 ∙ AC + 3 ∙ AO = 2 + 12 + 48 = 62 g/mol

Dacă 62g H2CO3 conțin........ 48gO

Atunci 248g H2CO3 conțin .....xgO




5) Masa unui substanțe compuse care conține o anumită masă de element.

Pornind de la formula chimică se calculează masa molară a substanței compuse și apoi cu regula de trei simplă se calculează masa de substanță compusă aflată într-o anumită masă de element chimic.

Exemplu:

Ce masă de bromură de aluminiu- AlBr3 conține 20g de aluminiu ?

μ = 1 ∙ AAl + 3 ∙ ABr = 1 ∙ 27 + 3 ∙ 80 = 27 + 240 = 267 g/mol

Dacă 267g AlBr3 conține ............27g Al

Atunci xg AlBr3 conține...............20g Al



7.4. Probleme recapitulative - Calcule pe baza formulei chimice

Probleme recapitulative - Calcule pe baza formulei chimice

1) Știind formula acidului fosforic, determină:

a) Ce cantitate de acid fosforic este conținută de 3 moli de acid fosforic?

b) Raportul atomic al elementelor componente

c) Raportul de masă al elementelor componente

d) Compoziția procentuală de masă

e) Ce cantitate de oxigen este conținută de 3 moli de H3PO4?

f) Ce cantitate de H3PO4 conține 10 g de oxigen?

Rezolvare:

a)

  • Se calculează masa molară a H3PO4:

μ = 3 ∙ AH + 1 ∙ AP + 4 ∙ AO = 3 ∙ 1 + 1∙ 31 + 4 ∙ 16 = 3 + 31 + 64 = 98 g/mol

  • Se calculează masa din formula numărului de moli:


b) H3PO4 are raportul atomic:

H : P : O = 3 : 1 : 4


c) Raportul de masă al elementelor componente este:

AH : AP : AO = 3 : 31 : 64


d) Compoziția procentuală de masă:



e)



f)



Probleme recapitulative - Calcule pe baza formulei chimice

2) Fierul formează trei oxizi cu oxigenul: oxid de Fe II (FeO), oxid de fier III (Fe2O3) și oxid fero-feric (Fe3O4). Determină formula unui oxid de fier cu masa molară 160 g/mol și care conține 70% Fe ?

Rezolvare:

  • Se scriu datele problemei:

    • μ = 160 g/mol

    • % Fe = 70%

  • Se calculează procentul de oxigen:

    • 100 – 70 = 30% O
  • Se împart procentele la masele atomice ale elementelor respective:



  • Rezultatele obținute se împart la cel mai mc dintre ele și astfel obținem numărul de atomi al elementului respectiv:


  • Formula chimică este: (FeO1,5)n

  • Calculăm n:



  • Formula chimică finală este: (FeO1,5)2 = Fe2O3

Probleme recapitulative - Calcule pe baza formulei chimice

3) Sărurile de magneziu sunt folosite ca îngrășăminte chimice pentru dezvoltarea armonioasă a plantelor. Determină formula unei sări de magneziu care are raportul masic: Mg : N : O = 6 : 7 : 24.

Rezolvare:

  • Scriem datele problemei

    • AMg : AN : AO = 6 : 7 : 24
  • Se împart rapoartele masice la masele atomice ale elementelor respective:



  • Rezultatele obținute se împart la cel mai mic dintre ele și astfel obținem numărul de atomi al elementului respectiv:


  • Sarea de magneziu care are acest număr de atomi este azotatul de magneziu cu formula: Mg(NO3)2.

Probleme recapitulative - Calcule pe baza formulei chimice

4) Calculează masa de fluorură de calciu din 420 g de amestec echimolar de fluorură de calciu și fluorură de magneziu.

Rezolvare:

  • Notăm datele problemei:

    • m = m1 + m2 = 420 g

    • υ1 = υ2 = υ

  • Calculăm masele molare ale celor două substanțe din amestec:

    • μ1 CaF2 = 1 ∙ ACa + 2 ∙ AF = 1 ∙ 40 + 2 ∙19 = 40 + 38 = 78 g/mol

    • μ2 MgF2 = 1 ∙ AMg + 2 ∙ AF = 1 ∙ 24 + 2 ∙19 = 24 + 38 = 62 g/mol

  • Se calculează masa din formula numărului de moli:



Probleme recapitulative - Calcule pe baza formulei chimice

5) Ce cantitate de apă dizolvă 0,5 moli de hidroxid de sodiu pentru a obține o soluție cu o concentrație 40% ?

Rezolvare:

  • Notăm datele problemei:

    • mapă = ?

    • υ = 0,5 moli

    • c = 40%

  • Calculăm masa molară a NaOH:

    • μNaOH = 1 ∙ ANa + 1 ∙ AO + 1 ∙ AH = 1 ∙ 23 + 1 ∙ 16 + 1 ∙ 1 = 40 g/mol
  • Se calculează masa din formula numărului de moli:



  • Din formula concentrației scoatem masa soluției, ms:




7.5. Exerciții recapitulative - Calcule pe baza formulei chimice

Exerciții recapitulative - Calcule pe baza formulei chimice

1) Calculează raportul atomic și raportul de masă al elementelor pentru sulfatul de aluminiu.


2) Calculează compoziția procentuală masică al elementelor din carbonatul de potasiu.


3) Calculează numărul de moli ce conține:

a) 40 g acid azotic.

b) 3 kg sulfură de aluminiu.

c) 0,5 cm3 clorură de calciu cu densitatea de 2,15 g/cm3 .


4) Calculează masa a :

a) 12 kmoli de hidroxid de sodiu.

b) 5 kmoli de oxid de zinc.


5) Calculează numărul de molecule de iodură de sodiu din 2420 g de amestec echimolar de iodură de sodiu și iodură de mercur.


6) Calculează masa de zinc din 400 g amestec echimasic de bromură de zinc și clorură de zinc.


7) Determină formula unei sări de calciu care are raportul masic:

  • Ca : C : O = 10 : 3 : 12.

8) Azotul formează mulți oxizi cu oxigenul. Determină formula unui oxid de azot cu masa molară 46 g/mol și care conține 30% azot ?



7.6. Test de autoevaluare - Calcule pe baza formulei chimice

Test de autoevaluare - Calcule pe baza formulei chimice

1) Se dă oxidul de aluminiu. Determină: -3p

a) Raportul atomic al elementelor.

b) Raportul masic al elementelor.

c) Compoziția procentuală masică a elementelor.

Se dă: AAl = 27; AO = 16.


2) Calculează masa conținută în 5 kmoli de clorură de magneziu. -1p

Se dă: AMg = 24; ACl = 35,5.


3) Ce cantitate de oxigen este conținută în 530 kg carbonat de sodiu. -1p

Se dă: ANa = 23; AC = 12 ; AO = 16.


4) Ce masă are un amestec echimolar de 3 moli de acid sulfuric și 3 moli de acid fluorhidric? -1,5p

Se dă: AH = 1; AS = 32; AO = 16; AF = 19.


5) Determină formula unei sări de potasiu provenită de la un hidracid, care conține 71% potasiu și restul sulf. -1,5p


Din oficiu: -2p