Reaktionsformeln – reaktionens recept

5 Kemiska beräkningar: Reaktionsformeln – reaktionens recept

Reaktionsformeln – reaktionens recept

En reaktionsformel beskriver vad som händer med de reagerande ämnena. Man kan med hjälp av reaktionsformeln beräkna massorna av utgångsämnena som ska användas för att råvarorna ska utnyttjas så effektivt som möjligt. En balanserad reaktionsformel anger nämligen proportionerna mellan de ämnen som reagerar och de som bildas. Koefficienterna visar inte bara förhållandet mellan formelenheterna av de olika ämnena, utan även förhållandet mellan deras substansmängder.

Formeln för koppars reaktion med svavel till dikopparsulfid skrivs så här:

#2 # Cu(s) #+ # S(g) # \to# CU₂S(s)

Formeln kan tolkas på följande sätt:

#2 # atomer Cu och #1 # atom S ger #1 # formelenhet Cu₂S

#\hspace{4mm}# #2# atomer Cu och 1 atom S ger #1# formelenhet Cu₂S

eller

#\hspace{4mm}# #2# mol Cu och 1 mol S ger #1# mol Cu₂S

Viktigt

En balanserad reaktionsformel ger substansmängdförhållandet mellan de olika ämnena som deltar i reaktionen.

Det betyder: #2 # mol koppar reagerar med #1 # mol svavel och det bildas #1 # mol dikopparsulfid. Förhållandet (proportionerna) mellan substansmängderna kallas substansmängdförhållandet och kan kortare skrivas:

#2 # mol Cu #\leftrightarrow # #1 # mol S # \leftrightarrow # #1 # mol Cu₂S

Den dubbelriktade pilen läses "är ekvivalent med". Det går alltså att säga " #2 # mol koppar är ekvivalent med #1 # mol svavel och #1 # mol dikopparsulfid".

Viktigt

Ekvivalenta substansmängder är partiklarnas proportioner enligt reaktionsformeln.


		Om man vet antalet bilar på parkeringsplatsen är det lätt att beräkna antalet rattar och hjul eftersom #1# bil är ekvivalent med #1# ratt och #4# hjul

Substansmängdförhållandet är "nyckeln" till lösningen när man gör beräkningar på ämnen som förbrukas och bildas i reaktioner. Det finns fler sätt att redovisa substansmängdförhållandet på än att använda dubbelpilen. Vi visar en metod i följande exempel.

Exempel

#21.# Koppar reagerar med svavel till dikopparsulfid enligt reaktions formeln

#2# Cu(s) #+# S(s) #\to# Cu₂S(s)

a) Vilka är de ekvivalenta substansmängderna svavel och dikopparsulfid till #0,30# mol koppar?

Lösning

Vi börjar med att skriva reaktionsformeln (rad #1#). Ovanför respektive ämne i reaktionsformeln beskriver vi utgångsläget, det vill säga vi skriver in det som är givet i uppgiften och det som ska beräknas. I den här uppgiften är 0,30 mol koppar givet. Substansmängden, n, av svavel och dikopparsulfi d ska beräknas – det visar frågetecknen (? mol).

	Utgångsläge	#0,30# mol		? mol		? mol

1.	Reaktionsformel	#2# Cu(s)	#+#	S(g)	#\to#	Cu₂S(s)

	På nästa rad under reaktionsformeln skriver vi in de ekvivalenta mängderna enligt koefficienterna i formeln.

2.	Ekvivalenta substans-mängder	#2# mol		#1# mol		#1# mol

	Eftersom substansmängden koppar är given i uppgiften skriver vi om substansmängförhållandet på rad #3# så att vi istället utgår från #1# mol koppar.

3.	Substans-mängd då #\color{red}{1}# mol Cu reagerar	#\frac{2}{2}=\color{red}{1}# mol		#\frac{1}{2}=\color{red}{0,5}# mol		#\frac{1}{2}=\color{red}{0,5}# mol

	På rad #4#, skriver vi till sist in den givna substansmängden koppar (#0,30# mol), och beräknar de ekvivalenta mängderna svavel och dikopparsulfid utifrån detta värde.

4.	Substans-mängd då #\color{red}{0,30}# mol Cu reagerar	#0,30# mol		#\color{red}{0,5}\cdot 0,30# mol #= 0,15# mol		#\color{red}{0,5}\cdot 0,30# mol #= 0,15# mol

Svar
De ekvivalenta substansmängderna är:
#0,30# mol Cu #\leftrightarrow# #0,15# mol S #\leftrightarrow# #0,15# mol Cu₂S

#\;#

b) Vilka är de ekvivalenta substansmängderna svavel och dikopparsulfid till #2,4# mol koppar?

Lösning

	Utgångsläge	#2,4# mol		? mol		? mol

1.	Reaktionsformel	#2# Cu(s)	#+#	S(g)	#\to#	Cu₂S(s)

2.	Ekvivalenta substans-mängder	#2# mol		#1# mol		#1# mol

3.	Substans-mängd då #\color{red}{1}# mol Cu reagerar	#\frac{2}{2}=\color{red}{1}# mol		#\frac{1}{2}=\color{red}{0,5}# mol		#\frac{1}{2}=\color{red}{0,5}# mol

4.	Substans-mängd då #\color{red}{0,30}# mol Cu reagerar	#2,4# mol		#\color{red}{0,5}\cdot 2,4# mol #= 1,2# mol		#\color{red}{0,5}\cdot 2,4# mol #= 1,2# mol

Svar
De ekvivalenta substansmängderna är:
#2,4# mol Cu #\leftrightarrow# #1,2# mol S #\leftrightarrow# #1,2# mol Cu₂S