grootheid SI eenheid afkorting
massa kilogram kg
lengte meter m
temperatuur kelvin K
hoeveelheid deeltjes mol mol
tijd seconde s
elektrische stroom ampere A
lichtsterkte candela cd
Green Engineering E41
mol en molmassa
Paul Feenstra Kuiper, mei 2015
2 mol en molmassa Massa en chemische reacties
Als zuiver ijzerpoeder (grijs) en zuiver zwavelpoeder (geel) goed worden gemengd en daarna verhit, ontstaat er ijzer(II)sulfide (zwart).
De vergelijking voor deze chemische reactie is:
Fe(s) + S(s) ⟶ FeS(s) 1 deeltje ijzer en 1 deeltje zwavel
verbinden zich tot 1 deeltje ijzer(II)sulfide
De reactievergelijking geldt voor ieder veelvoud aan deeltjes in de juiste verhouding.
Bijv. voor 88 atomen ijzer zijn 88 atomen zwavel nodig om 88 moleculen ijzersulfide te maken.
Als we de proef zouden uitvoeren, kunnen we echter geen hoeveelheid deeltjes meten want die zijn daarvoor veel te klein.
Wel kunnen we een massa ijzerpoeder en een massa zwavelpoeder meten.
Stel we nemen 50,0 g ijzerpoeder.
Hoeveel atomen zijn dat?
En stel dat we daar achter kunnen komen, hoeveel g zwavel moeten we dan nemen?
De mol
Voor het rekenen met chemische reacties is massa dus niet geschikt.
We hebben een eenheid nodig die verbonden is met het aantal deeltjes.
En die eenheid is de mol.
☞ mol = eenheid van aantal deeltjes andere eenheden: kg = eenheid van massa
m = eenheid van lengte K = eenheid van temperatuur enz.
Hoe reken je nu massa om naar mol en omgekeerd?
Daarvoor is een verbindende schakel nodig.
Die vind je in het Periodiek Systeem.
Onder het symbool van ieder atoom staat een getal en dat heeft 2 betekenissen:
• de atoommassa: de massa van 1 atoom in “atomaire massa eenheid”, een superklein getal
• de molmassa: de massa van 1 mol van die atomen in g/mol Bijv. de volgende 4 atomen:
H (waterstof): heeft een molmassa van 1,0 g/mol C (koolstof): heeft een molmassa van 12,0 g/mol Fe (ijzer): heeft een molmassa van 55,8 g/mol S (zwavel): heeft een molmassa van 32,1 g/mol
mol en molmassa 3 Rekenen met massa en deeltjes
Het omrekenen van massa naar deeltjes en omgekeerd gaat nu via de molmassa volgens dit schema:
Voor het omrekenen is de rekendriehoek handig:
a) aantal mol wordt gevraagd ⟶ deel massa door molmassa b) massa wordt gevraagd ⟶ vermenigvuldig aantal mol met molmassa
Terug naar het voorbeeld van 50,0 g ijzer en ? g zwavel.
De rekenstappen zijn:
1. bereken het aantal mol Fe 2. bepaal het aantal mol S 3. bereken de massa S 4. bereken de massa FeS
Stap 1: de massa Fe kan nu worden omgerekend naar mol Fe
Stap 2: in de reactievergelijking reageren Fe en S met molverhouding 1:1.
Dus er is 0,896 mol S nodig.
Stap 3: de massa zwavel voor de reactie met 50,0 g ijzer is
Stap 4: Omdat de massa voor en na een chemische reactie hetzelfde is, ontstaat er 50,0+28,8=78,8 g ijzersulfide.
Dit kan ook worden berekend met de molmassa van ijzersulfide.
☞ de molmassa van een samengestelde stof is gelijk aan de som van de molmassa van de atomen in die stof
Volgens de reactievergelijking is er 0,896 mol FeS gevormd en dat heeft een massa
massa (g)
molmassa (g/mol)
deeltjes (mol)
m M . n
M = molmassa ( ) m = massa (g) n = aantal mol (mol)
g mol
aantal deeltjes Fe
=
massa Femolmassa Fe
= 50,0 55,8
g g mol
= g !
mol g= mol
"
#
$ $
$
%
&
' '
' = 0,896 mol
massa S
= mol ! molmassa = 0,896 ! 32,1 mol !
g mol= g
"
#$ %
&' = 28,8 g
massa FeS
= aantal mol ! molmassa = 0,896 55,8 + 32,1 ( ) = 78,8 g
4 mol en molmassa De reactierekentabel
Voor het rekenen aan vraagstukken met reactievergelijkingen is het handig om te werken met een reactierekentabel zoals hieronder.
reactievergelijking: Fe(s) + S(s) ⟶ FeS(s)
de start gegevens
Fe S FeS
1 molverhouding 1 1 1
2 molmassa (g/mol) 55,8 32,1 87,9 3 massa (g) 50,0
4 deeltjes (mol)
berekening van aantal deeltjes
Fe S FeS
1 molverhouding 1 1 1
2 molmassa (g/mol) 55,8 32,1 87,9 3 massa (g) 50,0
4 deeltjes (mol) 0,896 0,896 0,896 berekening van de gevraagde massa’s
Fe S FeS
1 molverhouding 1 1 1
2 molmassa (g/mol) 55,8 32,1 87,9
3 massa (g) 50,0 28,8 78,8
4 deeltjes (mol) 0,896 0,896 0,896
Overmaat
Als je twee met elkaar reagerende stoffen niet in de juiste verhouding mengt, dan hou je naast het eindproduct één beginstof over.
Die overblijvende beginstof wordt “overmaat” genoemd.
Vaak wordt overmaat bewust toegepast om te forceren dat de andere stof volledig wordt omgezet in eindproduct.
Voorbeeld: 50,0 g ijzerpoeder en 50,0 g zwavelpoeder worden verhit waarbij ijzer(II)sulfide wordt gevormd. Bereken of er een beginstof overblijft.
Uitwerking: in bovenstaande tabel is berekend dat 50,0 g ijzerpoeder reageert met 28,8 g zwavelpoeder tot 78,8 g ijzer(II)sulfide.
Zwavel is dus in overmaat en er blijft over:
begin hoeveelheid – gereageerde hoeveelheid = 50,0 - 28,8 = 22,2 g zwavelpoeder
mol en molmassa 5 Molmassa van samengestelde stoffen
De molmassa van samengestelde stoffen kun je vinden op internet of berekenen met een app, waarin je de brutoformule intypt.
Of je berekent met de molmassa van de atomen, die je vindt in het Periodiek Systeem:
Voorbeeld: H2SO4 (zwavelzuur)
H2: 2 atomen H, molmassa=1 2 * 1 = 2 S: 1 atoom S, molmassa=32 1 * 32 = 32 O4: 4 atomen O, molmassa=16 4 * 16 = 64
+ molmassa H2SO4 = 98
Molmassa van hydraten
Sommige stoffen vormen onder normale omstandigheden een verbinding met water moleculen.
Zo’n verbinding heet een hydraat.
Als bijv. koper(II)sulfaat wordt gedroogd in een droogstoof, dan ontstaat een bleekgroen poeder met brutoformule CuSO4.
In contact met de omgevingslucht ontstaan na enige tijd blauwe kristallen met brutoformule CuSO4•5H2O.
Ieder kopersulfaat deeltje heeft dan 5 watermoleculen uit de omgevingslucht aan zich gebonden.
De molmassa van hydraten kun je niet berekenen met een app en vind je soms niet op internet.
Maar de molmassa kan eenvoudig worden berekend:
Rekenen met volume en deeltjes
Wordt bij een chemische reactie het volume van vaste stoffen of vloeistoffen gemeten, dan moet via de dichtheid worden omgerekend naar massa en vervolgens van massa naar deeltjes.
De rekendriehoek voor dichtheid is daarbij een handig hulpmiddel.
stap 1: van volume naar massa
stap 2: van massa naar deeltjes
molmassa CuSO4
= 63,5 + 32,1+ 4 !16 = 159,6
g molmolmassa CuSO4
i 5H
2O= 159,6 + 5 !(2 !1+16) = 249,6
g molmassa (g)
molmassa (g/mol)
deeltjes (mol) massa
(g) volume
(mL)
dichtheid (g/mL)
m ხǤ
ხα ȋȌ
αȋȌ
αȋȌ
6 mol en molmassa Voorbeeld van volume naar deeltjes
Hoeveel mol is 100 mL zuivere ethanol (C2H6O)
Opzoeken: dichtheid ethanol is 0,789 g/mL en molmassa ethanol is 46 g/mol
Voorbeeld van deeltjes naar volume
Wat is het volume in mL van 1 mol zonnebloemolie als de molmassa ervan 876 g/mol is?
Opzoeken: dichtheid zonnebloemolie is 919 kg/m3 (= 919 g/L = 0,919 g/mL)
Rekenen met volume van gassen en deeltjes
Voor gassen bestaat er een eenvoudige relatie tussen volume en deeltjes.
Onder standaard omstandigheden (25 ˚C, 1 atm) geldt:
☞ 1 mol gas = 22,4 L
Voorbeeld: hoeveel liter kooldioxide ontstaat er bij volledige verbranding van 24 g koolstof?
uitwerking: C(s) + O2(g) ⟶ CO2(g)
C O2 CO2
1 molverhouding 1 1 1
2 molmassa (g/mol) 12 32 44
3 massa (g) 24 64 88
4 deeltjes (mol) 2 2 2
5 volume (L) nvt 44,8 44,8
stap 1: volume ! massa massa ethanol = volume "dichtheid=100 mL * 0,789 g
mL = 78,9 g stap 2: massa ! deeltjes deeltjes ethanol = massa
molmassa = 78,9 g 46 g
mol
= 1,7 mol
stap 1: deeltjes ! massa massa olie = deeltjes * molmassa =1 mol * 876 g
mol = 876 g stap 2: massa ! volume volume olie = massa
dichtheid = 876 g 0,919 g
mL
= 953 mL
mol en molmassa 7 Opdrachten
Opdracht 1
Hoeveel mol H2O moleculen zitten er in 1 kg zuiver water?
Opdracht 2
Een theelepel bevat 8 mmol kristalsuiker (C12H22O11). Hoeveel gram is dat?
Opdracht 3
Bij de verbranding van koolstof (C) met voldoende zuurstof (O2) wordt kooldioxide (CO2) gevormd.
Schrijf de reactievergelijking en bereken hoeveel g O2 nodig is voor de verbranding van 30 g C en hoeveel g CO2 er gevormd wordt.
Opdracht 4
Bij de verbranding van koolstof met zuurstof in de molverhouding 3:2 ontstaan kooldioxide en koolmonoxide (CO) in de molverhouding 1:2.
Schrijf de reactievergelijking en bereken hoeveel g O2 nodig is voor de verbranding van 30 g C en hoeveel g CO2 en CO er gevormd wordt.
Opdracht 5
Als je zinkpoeder (Zn) en zwavelpoeder (S) goed mengt en in een reageerbuis verhit ontstaat er zinksulfide (ZnS). Schrijf de reactievergelijking en bereken hoeveel g van welke stoffen er na de reactie zijn bij verhitting van 80 g zinkpoeder en 60 g
zwavelpoeder.
Opdracht 6
2 mol zwavel (S) wordt verbrand met 36 g zuurstof, waarbij zwaveltrioxide (SO3) ontstaat.
Schrijf de reactievergelijking, bereken hoeveel g SO3 er ontstaat en hoeveel g er van welke beginstof overblijft.
Opdracht 7
Bereken m.b.v. het Periodiek Systeem de molmassa van alumuniumhydroxide Al(OH)3. Opdracht 8
Bereken m.b.v. het Periodiek Systeem de molmassa van MgSO4 en van MgSO4•7H2O.
Opdracht 9
Bij het verhitten van koper(II)oxide (CuO) en methaan (CH4) ontstaat zuiver koper (Cu), kooldioxide (CO2) en waterdamp (H2O).
In een experiment met 1,91 g koper(II)oxide ontstaat 1,52 g koper.
Schrijf de reactievergelijking en toon met een berekening aan of de reactie compleet is verlopen. Hoeveel g methaan is er verbruikt en hoeveel g kooldioxide en water zijn er gevormd?
8 mol en molmassa Opdracht 10
n-Hexaan (C6H14) is een extractiemiddel dat o.a. wordt gebruikt om olie te winnen uit sojabonen. Hoeveel mol n-hexaan heeft een volume van 500 mL?
Opdracht 11
De brandstof voor een modelvliegtuig is methanol (CH3OH). Hoeveel liter CO2 wordt gevormd bij perfecte verbranding van 100 mL methanol?
Opdracht 12
Hoeveel mililiter ethanol (C2H6O) en hoeveel liter kooldioxide (CO2) wordt gevormd bij de anaerobe vergisting van 200 g glucose (C6H12O6)?
Samenvatting
• een reactievergelijking geldt voor deeltjes (atomen, moleculen, ionen, elektronen)
• de mol is de eenheid van aantal deeltjes
• rekenen aan chemische reacties gaat met de relatie tussen aantal mol van de deeltjes en de massa ervan: de molmassa
• de molmassa is de massa van 1 mol deeltjes in g/mol
• de molmassa van de atomen staat in het Periodiek Systeem
• de molmassa van een samengestelde stof is gelijk aan de som van de molmassa van de atomen in die stof
• met de molmassa reken je massa om naar aantal deeltjes en omgekeerd:
o massa = aantal deeltjes x molmassa o aantal deeltjes = massa : molmassa
• met de dichtheid reken je om van volume naar massa en omgekeerd o volume = massa : dichtheid
o massa = volume x dichtheid
• overmaat is de hoeveelheid beginstof die extra aanwezig is en overblijft na volledig verloop van de chemische reactie
• een hydraat is een verbinding van een stof met watermoleculen. In de brutoformule wordt dat achteraan aangegeven met •xH2O (waarbij x het aantal watermoleculen is)
• 1 mol gas heeft een volume van 22,4 L (bij 25 ˚C en 1 atm)
