Zhrnutie na Chemické reakcie a halogénoderiváty uhľovodíkov

## Úvod Stochiometria je časť chémie, ktorá sa zaoberá kvantitatívnymi vzťahmi medzi látkami v chemických reakciách. Pomáha nám vypočítať, koľko látky vznikne alebo spotrebuje pri reakcii, ak poznáme niektoré vstupné údaje. > **Definícia:** Stochiometria je oblasť chémie zaoberajúca sa výpočtami látkového množstva, hmotnosti, objemu plynov a koncentrácií na základe vyvážených chemických rovníc. ## Základné veličiny a vzorce Rozdelíme si dôležité veličiny a základné vzorce po krokoch. ### 1) Mólová hmotnosť > **Definícia:** Mólová hmotnosť $M$ je pomer hmotnosti $m$ k látkovému množstvu $n$: $$M = \frac{m}{n}\quad(\mathrm{g\cdot mol^{-1}}).$$ - Z toho: - $n = \frac{m}{M}$ - $m = n\cdot M$ ### 2) Látková koncentrácia > **Definícia:** Látková koncentrácia $c$ v roztoku je pomer látkového množstva $n(A)$ a objemu roztoku $V$: $$c(A) = \frac{n(A)}{V}\quad(\mathrm{mol\cdot dm^{-3}}).$$ - Z toho: - $n(A) = c(A)\cdot V$ - $V = \frac{n(A)}{c(A)}$ ### 3) Látkové množstvo pre plyny > **Definícia:** Pre ideálny plyn pri normálnych podmienkach (molárny objem $V_m$) platí: $$n = \frac{V}{V_m},\quad V_m = 22{,}41\;\mathrm{dm^3\cdot mol^{-1}}.$$ - Z toho: $V = n\cdot V_m$ ### 4) Avogadrova konštanta a počet častíc > **Definícia:** Látkové množstvo je tiež pomer počtu častíc $N$ k Avogadrovej konštante $N_A$: $$n = \frac{N}{N_A},\quad N_A = 6{,}023\cdot10^{23}\;\mathrm{mol^{-1}}.$$ - Z toho: $N = n\cdot N_A$ ### 5) Hustota > **Definícia:** Hustota $\rho$ je pomer hmotnosti a objemu: $$\rho = \frac{m}{V}\quad(\mathrm{g\cdot cm^{-3}}).$$ - Z toho: - $V = \frac{m}{\rho}$ - $m = \rho\cdot V$ ### 6) Hmotnostný zlomok > **Definícia:** Hmotnostný zlomok $w(A)$ udáva pomer hmotnosti zložky $m(A)$ k celkovej hmotnosti roztoku $m$: $$w(A) = \frac{m(A)}{m}.$$ - Z toho: - $m = \frac{m(A)}{w(A)}$ - $m(A) = m\cdot w(A)$ ## Postup výpočtov v stochiometrii (krok za krokom) 1. Napíšte vyváženú chemickú rovnicu pomocou \ce{}. 2. Určite látkové pomery medzi látkami zo stechiometrických koeficientov. 3. Prepočítajte vstupné údaje na látkové množstvá $n$ (použite $m$, $c$, $V$, alebo $\rho$ podľa potreby). 4. Použite látkové pomery na určenie požadovaných $n$ pre produkty alebo reaktanty. 5. Prepočítajte $n$ späť na hmotnosť, objem plynu alebo počet častíc podľa zadania. > **Tip:** Pred každým výpočtom skontrolujte jednotky a podľa potreby konvertujte (g ↔ kg, cm3 ↔ dm3). ## Tabuľka pre rýchle porovnanie vzorcov | Veličina | Základný vzorec | Prepočet | |---|---:|---| | Mólová hmotnosť | $M = \frac{m}{n}$ | $n = \frac{m}{M}$, $m = nM$ | | Koncentrácia | $c = \frac{n}{V}$ | $n = cV$, $V = \frac{n}{c}$ | | Plyn (normálne) | $n = \frac{V}{V_m}$ | $V = nV_m$, $V_m = 22{,}41\;\mathrm{dm^3/mol}$ | | Hustota | $\rho = \frac{m}{V}$ | $V=\frac{m}{\rho}$, $m=\rho V$ | | Hmotnostný zlomok | $w=\frac{m(A)}{m}$ | $m(A)=mw$ | ## Praktické príklady (zadané príklady upravené do postupného riešenia) Budeme používať mhchem pre rovnice a LaTeX pre výpočty. ### Príklad A (analógia ku Príkladu 1) Rovnica: $$\ce{Mg + 2 HCl -> MgCl2 + H2}$$ - Dano: $m(\ce{Mg}) = 243\;\mathrm{g}$, $M(\ce{Mg}) = 24{,}3\;\mathrm{g\cdot mol^{-1}}$. - Počet molov magnézia: $$n(\ce{Mg}) = \frac{243}{24{,}3} = 10\;\mathrm{mol}.$$ - Z rovnice $1\;\mathrm{mol\;Mg}$ dá $1\;\mathrm{mol\;H2}$, takže $$n(\ce{H2}) = 10\;\mathrm{mol}.$$ - Hmotnosť vodíka: $$m(\ce{H2}) = n\cdot M(\ce{H2}) = 10\cdot 2 = 20\;\mathrm{g}.$$ - Objem pri normálnych podmienkach: $$V(\ce{H2}) = n\cdot V_m = 10\cdot 22{,}41 = 224{,}1\;\mathrm{dm^3}.$$ - Počet molekúl: $$N(\ce{H2}) = n\cdot N_A = 10\cdot 6{,}023\cdot10^{23} = 6{,}023\cdot10^{24}.$$ ### Príklad B (analógia ku Príkladu 2) Rovnica: $$\ce{NaOH + HNO3 -> NaNO3 + H2O}$$ - Dano: $V(\ce{NaOH}) = 2{,}5\;\mathrm{dm^3}$, $c(\ce{NaOH}) = 2\;\mathrm{mol\cdot dm^{-3}}$. - $n(\ce{NaOH}) = c\cdot V = 2\cdot 2{,}5 = 5\;\mathrm{mol}$. Z rovnice vznikne $n(\ce{H2O}) = 5\;\mathrm{mol}$. - Hmotnosť vody: $$m(\ce{H2O}) = 5\cdot 18 = 90\;\mathrm{g}.$$ - Objem vody