MASA  MOLEKULARRA. FORMULA BIDEZKO KALKULUAK

FORMULA KIMIKOAK

Sustantzia guztiak formula bidez adierazteko aukera ematen duen hizkuntza unibertsala erabiltzen du kimikak. Molekula eta kristal kontzeptuei esker, bi formula mota bereiz ditzakegu:

-          Formula molekularra: molekulak osatzen dituzten atomo multzoak deskribatzeko erabiltzen da. Azpiindizeak molekula osatzen duten atomoetako bakoitza zer kopurutan dagoen adierazten du. Ad: CCl₄: atomo bat Karbono eta 4 atomo Kloro.

-          Formula enpririkoa: kristal sareak deskribatzeko erabiltzen da. Azpindizeak kristaleko elementu bakoitzaren atomoak zein proportziotan dauden adieraten du. Ad: CaF₂ formulak adierazten du kaltzio fluorurozko sarean kaltzio atomo bakoitzeko bi fluor atomo daudela.

1.- Idatz ezazu substantzia hauen molekula batean zenbat atomo dauden:

• H₂O
• HNO₃
• C₆H₆
• Al(OH)₃

2.- Sufre dioxidoa konposatu kobalente molekularra da eta hauxe da bere formula: SO₂. Potasio oxidoa, ostera, ionikoa: K₂O. Zein motatako da  formula horietako bakoitza?.

MASA MOLEKULARRA

Masa molekularra formula-unitatea osatzen duten atomoen masa atomikoen batura da.

Ikuspuntu zorrotz batetik, susbstantzia molekularrek soilik osatzen dituzte molekulak, eta beraz,  haiek soilik izango dute masa molekularra. Baina kontzeptu hori formula enpirikoetan ere erabiltzen da.

Masa molekularra magnitude erlatiboa da, hautazko patroi bati baitagokio, hau da, masa atomikozko unitateari (u).

Ad:

1.- Kalkulatu Nitrato amonikoaren masa molekularra. Haren formula NH₄NO₃ da, eta haren atomoen masa atomikoak ( masa atomikozko unitatetan): N=14,0; O=16,0; H=1,0.

2.- Kalkulatu miloi bat Oxigeno molekularen masa gramotan. Oxigenoaren formula O₂ da eta oxigeno atomo baten masa 16 u-koa da. (1,66 x 10²⁴ (g/u).

  

3.- Kalkulatu kaltzio kloratoaren (Ca(ClO₃)₂) masa molekularra. Hauek dira atomoen masa atomikoak: Ca=40,1; Cl=35,5; O=16,0.

4.- Determina itzazu ondoko substantzien masa molekularrak:

            - O₂, oxigeno gasa

                        - Ura, H₂O

            - Zilar bromuroa AgBr

            - Magnesio  hidroxidoa MgOH

            - Azido karbonikoa H₂CO₃

              -  Aluminio sulfatoa Al₂(SO₄)₃

            - Aluminio sulfatoa Al₂(SO₄)₃

 5.- X₂CO₃ Konposatuaren masa molekularra 187,0 u-koa da. Ondorioztatu zein de X elementu kimikoaren masa atomikoa, zein elementu den eta idatzi bere konfigurazio elektronikoa.

KONPOSIZIO EHUNDARRA

Konposatu baten konposizio ehundarrak elementu bakoitzari zer masa portzentaje dagokion adierazten du, hau da, konposatuaren 100 masa unitatetan elementu bakoitzari zenbat masa unitate dauden: substantzia bateko formula jakinez gero, erraz determina dezakezu bere konposizio ehundarra eta masa molekularra eta bakoitzaren konposizio ehundarra jakinda erraz jakin dezakegu bere formula.

Ad:

-          Kalkula ezazu Kobalto (III) oxidoaren konposizio ehundarra:

  

-          Nitrogeno oxido baten konposizio ehundarra hauxe da: %30.43 N eta %69.57 O. Determinatu oxido horren formula, masa molekularra 46,0 u-koa dela jakinik

  

-          Meatze batetik, magnetita (Fe₂O₃) izeneko burdin minerala ateratzen dute. Burdinaren masa atomikoa 55,8 ukoa eta oxigenoarena 16,0u-koa.

o   Kalkulatu magnetitaren konposizio ehundarra.

o   Zenbat burdina atera daiteke 5000 kg magnetitatik?.

  

 -          Lortu ondoko konposatuen konposizio ehundarra:

o   a.- Burdina (III) kloruroa Fe Cl₃

o   b.- Sodio sulfatoa: Na SO₄

  

-          Burdina oxido baten konposizio ehundarra ondokoa da: %69,92 Fe eta %30,08 O. Determina ezazu bere formula, bere masa molekularra 159,6 u-koa dela jakinik.

  

MOLA

Elementuen masa atomikoak eta konposatuen masa molekularrak neurtzeko erabiltzen den unitateari masa atomikoaren unitatea u deritzo eta definizioz Karbono 12 motako atomo baten masaren hamabirena da.

Laborategian ezin da erabili, izugarri txikia baita normalean erabilitako masa unitateekin konparatuta. Nola neurtu balantza batekin masa atomikoaren unitateetan?.

Gutxi gorabehera, masa atomikoaren unitatea protoi baten masaren baliokidea bada, zenbat protoi behar dira 1g materia lortzeko?

1g/1,6 *10^-24 = 6,022 * 10²³

Beraz, 1g materia 6,022 * 10²³ masa atomikoaren unitateren baliokidea da. Balio honi Avogadroren konstantea deitzen zaio:

N_A= 6,022 *10²³

Eta balio honetan oinarrituta, kimikariek unitate berezia erabiltzen dute materia-kantitatea neurtzeko: mol unitatea: Avogadroren konstanteak adina partikula dauzkan materia-kantitatea da, atomoak zein molekulak izanda.

Mol bat atomo: 6,022 * 10²³ atomoren baliokidea.

Mol bat molekula: 6,022 * 10²³ molekularen baliokidea.

Avogadroren konstateari esker, partikula kopurutik moletara pasa gaitezke eta moletatik partikula kopurura.

Ad: Zenbat mol atomo daude 8,50 * 10²⁵  burdina atomo dituen burdina zati batean?

Ariketak:

1.- Determinatu zenbat atomo dauden:

            a.- Hiru mol sodiotan, Na.

b.- Hiru mol sodio hidroxidotan, NaOH

2.- Ontzi batean, 3,8 mol ur daudela kontuan izanda, zenbat ur mlekula egongo dira?

            a.- Eta 8,45 * 10²³ ur molekula egongo balira, zenbat mol izango lirateke?.

MASA MOLARRA

Substantzia baten masa molarra, M, substantzia horren mol baten masa da.

Substantzia jakin baten masa molarrak  6,022 * 10²³ atomo edo molekula ditu, mol baten masa baita.

Substantzia jakin baten masa molarra gramotan adierazita bat dator zenbaki modura masa atomikoarekin edo masa molekularrarekin.

A_r (Fe)=55,8u          M(Fe)=55,8 g/mol

M_r(H₂O)= 18,0u          M(H₂O)= 18,0 g/mol

Masa molarrak laguntzen digu substantzia kantitatetik masara pasatzea eta masatik substantzia kantitatera:

Masa molarra gramotan adierazita bat dator masa atomikoarekin edo masa molekularrarekin:  1g = 6,022 * 10²² u delako.

Ad:

a.- Kalkula ezazu zenbat mol dauden 60g sodio klorurotan, NaCl.

b.- Kalkulatu zenbat Fe atomo dauden metal horren 25 g-tan:

Ariketak:

1.- Eman itzazu substantzia hauen masa molarrak:

• C₄H₁₀ butano gasa
• H₂SO₄ azido sulfurikoa
• H₂ Hidrogeno gasa

2.- Edalontzi batean 15 mol ur badaude, zer ur masa dago edalontzian?.

3.- Olio birziklatuarekin xaboia egiteko 150 g NaOH erabili dugu. Kalkula ezazu zenbat mol NaOH erabili den horretarako.

4.- Kalkula ezazu zenbat molen baliokide diren eta zenbat molekula dituzten 20g FeCl₃-k.

5.- Kalkula ezazu zenbat mol eta zenbat molekula izango diren 30g AgNO₃-tan.

BOLUMEN MOLARRA

Edozein substantziaren mol bati dagokion masa eta substantzia horren masa mlekularra (u-tan) zenbaki berberaz adierazten dira. Substantzia jakin baten volumen molarra, V_m, substantzia horren mol bat atomok edo mol bat molekulak betetzen duen bolumena da.

Solidoen eta likidoen kasuan, substantzia baten masa molarra haren bolumen molarraz zatituz, substantziaren dentsitatea lortzen da.

Gasen molak: Gas guztietan hau betetzen da: edozein gasen 22,4 litrok , presio eta tenperatura normaletako egoeran neurturik ( atmosfera 1eko  presioa eta 0ºC-ko tenperaturan ), 6,02 10²³ molekula dauzka. Ro har, gasaren mol kopuru jakin bat badugu presio eta tenperatura jakin batzuetan, gasak bolumen berbera beteko du kasu guztietan, edozein gasa izanda.

Ad:

a.- Kalkulatu zer bolumen beteko duten 7 mol amoniako gasek baldintza normaletan.

b.- Kalkula ezazu 80 ml Oxigentan dagoen masa, baldintza normaletan neurtuta dagoela jakinda.

Ariketak:

1.- Kalkulatu zenbat mol nitrgeno dauden 1m³-eko ontzi itxi batean, baldintza normaletan neurtuta.

2.- Zein pauso jarraituko zenuke gas bateko molekula kopurua, baldintza normaletan beteten duen bolumena jakinda?. Aplika ezazu 1cm³ gas egoeran dagoen etanolarekin (baldintza normaletan).

3.- Kalkula ezazu zer bolumen betetzen duten 75 g  SO₂ gaseosok baldintza normaletan.

4.- Zenbat gramo daude 150 ml kloro gaseosotan, baldintza normaletan?.

5.- Zein bolumen beteko dute 3,8 * 10²² O₂ molekulek baldintza normaletan?.

ALDAKETA KIMIKOAK 

Laborategiko praktika: aldaketa fisikoak eta aldaketa kimikoak.

Aldaketa fisikoa: Substantzia batek aldaketa bat jasaten duenean materia horren izaera ez bada aldatzen, aldaketa fisiko bat jasan duela esango dugu (adibidez, ur likidoa luruntzean lortutako gasak propietate berdinak izango ditu).

Aldaketa kimikoetan, ordea, aldaketa gertatzean lotura kimiko batzuk  hautsi dira , hasierako substantziak osatzen zituzten atomoak askatu eta atomo horiek beste lotura  batzuen bidez berriro antolatu dira. Horrela beste substantzi batzuk sortu dira. Prozesu horri erreakzio kimiko deitzen zaio. Hasierako substantziak erreaktiboak dira eta bukaerakoak, berriz, produktuak.

ü  Ekuazio kimikoak: Erreakzio kimikoak ekuazio kimikoen bidez adierazten dira. Ekuazio kimikoek bi gai izaten dituzte: ezkerrean, erreaktiboak jartzen dira beraien formula kimikoaren bidez eta gehi ikurrarekin, ezkuinean produktuak jartzen dira formula kimikoaren bidez eta gehi ikurrarekin ere. Bi gaien erdian gezia jartzen da.

            Erreaktiboak   -------------------->   Produktuak

ü   Masaren kontserbazioaren legea: Ondorengo irudian erreakzio kimiko bat ageri da:

KClO₃     ----------------------->   KCl  + O₂

Ondo aztertu ondoren erreaktiboek dituzten atomo berdinak produktuetan agertuko dira  eta kantitatea ere ez da aldatuko.

Ariketak:

1.- Idatzi ondoko erreakzio kimikoak, erreaktiboak eta produktuak adieraziz:

o   C₄H₁₀ (butano) erre egiten da aireko oxigenoarekin O₂ karbono dioxido eta ur lurruna eratuz.

o   CaCO₃ (kaltzio karbonatoa) deskonposatzen da, kaltzio oxido eta karbono dioxido emanez.

o   Aireko oxigenoak, gasak, burdina oxidatzen du eta oxido ferrikoa eratu ahal du.

o   Gas egoeran dagoen nitrogenoak, gas egoeran dagoen hidrogenoarekin elkartu eta amoniako gas eratzen du.

o   Elektrolisia prozesuaren bidez, ura, oxigeno gas eta hidrogen gas bihurtzen da.

XVlll. Mendean Lavoisier kimikari frantsesak masaren kontserbazioaren legea idatzizuen erreakzio kimikoak azaltzeko: Aldaketa kimikoetan bukaerako masak eta hasierakoak berdinak izan behar dute.

Lege honen arabera erreakzio kimikoak doitu egiten dira, hau da, koefiziente estekiometriko deitzen zaien zenbaki batzuen bidez, errakzioan parte hartuko duten molekula kopurua azalduka dira.

Uraren erreketa erreakzioa hartuko dugu kontutan :

                                   H₂ + O_{2 ——————>} H₂O

Erreaktiboetan bi oxigeno atomo daude eta produktuetan bat. Kasu honetan ur molekula bider bi egiten badugu bi aldeetan oxigeno atomo kopuru berdina izango dugu.

                                   H₂ + O_{2 ———————>} 2H₂O

Baina hidrogeno kopurua ezberdina da . Produktuan orain lau hidrogeno ditugu eta erreaktiboetan bi, erreaktiboko hidrogenoa bider bi egiten badugu bi aldeetan hidrogeno kopurua berdintzea lortuko dugu.

                                   2 H₂ + O_{2 ———————>}  2 H₂O

Ariketak:

1.- Doitu itzazu aurreko ariketako (erreakzio kimikoarena) erreakzioak.

2.- Doitu ondoko ekuazio kimikoak:

o   H₂+ O₂ <--> H₂0

o   N₂ +  H₂  <-->   NH₃

o   H₂O + Na  <--> Na(OH) + H₂

_o     KClO₃ <--> KCl + O₂

_o     BaO₂ + HCl <--> BaCl₂ + H₂O₂

o   H₂SO₄ + NaCl <-->  Na₂SO₄ + HCl

_o     FeS₂ <-->  Fe₃S₄ + S₂

_o     H₂SO₄ + C  <-->  H₂0 + SO₂ + CO₂

_o     SO₂ + O₂ <-->  SO₃

_o     NaCl  <--> Na + Cl₂

_o     HCl + MnO₂ <-->  MnCl₂ + H₂0 + Cl₂

o   K₂CO₃ + C <-->  CO + K

o   Ag₂SO₄ + NaCl <-->  Na₂SO₄ + AgCl

_o     NaNO₃ + KCl <-->  NaCl + KNO₃

o   Fe₂O₃ + CO <-->  CO₂ + Fe

_o     Na₂CO₃ + H₂O  + CO₂ <-->  NaHCO₃

_o     FeS₂ + O₂ <--> Fe₂O₃ + SO₂

_o     Cr₂O₃ + Al <-->  Al₂O₃ + Cr

_o     Ag + HNO₃ <-->  NO + H₂O + AgNO₃

o   CuFeS₂ + O₂ <-->  SO₂ + CuO + FeO

Estekiometria ariketak

1.- Osatu taulak:

C                     +          O                                 CO

Masa (g)
Mol kopurua
Masa (g)
Mol kopurua
Masa (g)
Mol kopurua

H         +          N                                            NH

Masa (g)
Mol kopurua
Masa (g)
Mol kopurua
Masa (g)
Mol kopurua

2.- Ondoko erreakzioaren inguruan :

        C H O   +    O   --------------------> CO     +     H O

a.      Zeintzuk dira erreaktiboak eta zeintzuk produktuak?

b.      Doitu erreakzioa.

c.       Zenbat mol  O erabili  dira 1mol etanolarekin ( C H O ) erreakzionatzeko?

3.- 10g sodio (Na) eta azido sulfurikoa erreakzionatzean  sodio sulfatoa (Na  SO  ) eta hidrogenoa H lortu dugu (H ) .

a.      Idatzi ekuazio kimikoa eta doitu.

b.      10g Na erabiliz zenbat gramo sodio sulfato lortuko ditugu?

c.       Zenbat gramo azido sulfuriko behar ditut 10g Na ditudanean?

4.- Ondoko erreakzioak ikusirik:

   N      +     H                        NH

a.      Doitu ekuazioa:

b.      Zein da erlazio estekiometrikoa?(bakoitzaren mol kopurua).

c.       Zenbat H  behar ditut 70g nitrogenorekin erreakzionatzeko?

d.      Zenbat NH  lortuko dut aurreko kasuan?

5.- Ondoko ekuazioa ikusirik:

    Fe  +   O                        Fe O

a.      Doitu ekuazioa:

b.      Zein da erlazio estekiometrikoa? (bakoitzaren mol kopurua).

c.       Zenbat O   behar ditut 10g Fe-rekin erreakzionatzeko?

d.      Zenbat Fe O  lortuko dut aurreko kasuan?

6.- Kobre sulfuro (II)ak oxigenoarekin erreakzionatzen duenean kobre oxidoa (I)  eta sufre dioxidoa lortzen dira.Zenbat gramo kobre sulfuro (II)erreakzionatzen du 50g oxigenokin?

     CuS    +    O                  CuO    +   SO

7.- Kaltzio karbonatoa eta azido klorhidrikoaren arteko erreakzioan karbono dioxidoa, kaltzio kloruroa eta ura sortzen dira. Kalkulatu zenbat kaltzio karbonato behar den 250g kaltzio kloruro lortzeko.

    CaCO   +   HCl                       CO  +    CaCl    +    H O