4.4 Ækvivalente mængder

I afsnit 1.4 så du, at et reaktionsskema er kemikerens opskrift. Nu skal opskriften bruges til at regne med, og så tælles stofferne i mol.

En opskrift

En hotdog laves af én pølse, ét brød og to agurkeskiver. Skal der laves fem hotdogs, ganges det hele med fem, men forholdet mellem ingredienserne er det samme.

Figur 1: Opskriften på en hotdog. Forholdet 1 : 1 : 2 gælder, uanset hvor mange hotdogs der laves.

Reaktionsskemaet er en opskrift

Hydrogen og oxygen reagerer og bliver til vand.

2 H2 + O2 → 2 H2O

De store tal foran formlerne er koefficienterne, som du kender fra afsnit 1.4. Står der ikke noget tal, er koefficienten 1. Skemaet er afstemt, så der er lige mange atomer af hver slags før og efter pilen.

Koefficienterne viser, at 2 hydrogenmolekyler reagerer med 1 oxygenmolekyle og bliver til 2 vandmolekyler. Det samme forhold gælder, når molekylerne tælles i mol.

Figur 2: Koefficienterne viser forholdet mellem stofmængderne.
VigtigtKoefficienterne gælder mol

Koefficienterne i et afstemt reaktionsskema er forholdet mellem stofmængderne og ikke forholdet mellem masserne.

Ækvivalente mængder

Stofmængder, der passer sammen efter reaktionsskemaet, kaldes ækvivalente mængder. Ordet ækvivalent betyder af samme værdi. 2 mol H2 er ækvivalent med 1 mol O2, fordi de to mængder netop kan reagere med hinanden, uden at der bliver noget tilovers.

Kender man stofmængden af ét stof i reaktionen, kan man derfor finde stofmængden af alle de andre. Det gør man ved at gange med det nye stofs koefficient og dividere med det kendte stofs koefficient.

NoteEksempel: fremstilling af ammoniak

Ammoniak fremstilles af nitrogen og hydrogen.

N2 + 3 H2 → 2 NH3

Hvor meget hydrogen skal der bruges til 4,0 mol nitrogen, og hvor meget ammoniak dannes der?

Kendt størrelse

n(N2) = 4,0 mol

Forholdet

Koefficienterne er 1 for N2, 3 for H2 og 2 for NH3.

Beregning

\[ n(\mathrm{H_2}) = \frac{3}{1} \cdot 4{,}0\ \mathrm{mol} = 12\ \mathrm{mol} \]

\[ n(\mathrm{NH_3}) = \frac{2}{1} \cdot 4{,}0\ \mathrm{mol} = 8{,}0\ \mathrm{mol} \]

Konklusion

4,0 mol nitrogen er ækvivalent med 12 mol hydrogen, og der dannes 8,0 mol ammoniak.

Den begrænsende faktor

Har man 4 pølser og 3 brød, kan man kun lave 3 hotdogs, fordi brødene slipper op først, og der bliver én pølse tilovers.

Figur 3: Det, der slipper op først, bestemmer, hvor meget der kan laves.

Sådan er det også i en kemisk reaktion. Blandes stofferne ikke i ækvivalente mængder, slipper ét af dem op først. Det stof kaldes den begrænsende faktor, fordi det bestemmer, hvor meget produkt der kan dannes, mens det andet stof er i overskud.

NoteEksempel: hvilket stof slipper op?

4,0 mol H2 blandes med 3,0 mol O2 og antændes.

2 H2 + O2 → 2 H2O

Hvor meget oxygen skal de 4,0 mol hydrogen bruge?

\[ n(\mathrm{O_2}) = \frac{1}{2} \cdot 4{,}0\ \mathrm{mol} = 2{,}0\ \mathrm{mol} \]

Konklusion

Der er 3,0 mol oxygen, men der bruges kun 2,0 mol. Hydrogen slipper derfor op først og er den begrænsende faktor. Oxygen er i overskud, og der bliver 1,0 mol tilovers. Der dannes 4,0 mol vand.

NoteKort sagt
  • Et afstemt reaktionsskema er en opskrift, hvor koefficienterne viser forholdet mellem stofmængderne.
  • Ækvivalente mængder er stofmængder, der passer sammen efter reaktionsskemaet.
  • Kender man stofmængden af ét stof, kan man finde stofmængden af de andre ud fra koefficienterne.
  • Den begrænsende faktor er det stof, der slipper op først.

Prøv selv: Ækvivalente mængder: fra hotdogopskriften til kemiske reaktioner.

Se alle opgaver til emnet “Ækvivalente mængder” (4.4)