Kantitateak Kimikan

Itziar Izurieta (2018 iraila)

Aurkibidea:

1 Elementuak eta konposatuak ................................................................................... 1

2 Mol kontzeptua ........................................................................................................ 2

3 Disoluzioak: Kontzentrazio unitateak ....................................................................... 3

4 Gas idealak ................................................................................................................ 5

4.1 Bolumen molarra egoera normalean ................................................................ 5

5 Kalkulu estekiometrikoak ......................................................................................... 7

5.1 Erreaktibo mugatzailea ...................................................................................... 7

5.2 Erreaktibo ez-puruak ......................................................................................... 8

5.3 Erreakzioen etekina ........................................................................................... 8

6 Notazio zientifikoa .................................................................................................... 9

7 Gehigarria: zifra esanguratsuak ................................................................................ 9

8 Informazio-iturriak .................................................................................................. 10

Kantitateak kimikan (I.I) 1/10

1 Elementuak eta konposatuak

Materiaren konposizioa oso anitza da. Eskema honetan materia moten sailkapena ageri da konposizioaren arabera:

Substantzia purua prozesu fisikokimiko errazen bitartez deskonposatu ezin dugun edozein materia homogeneo mota da.

Ad.- Ura (H2O), oxigenoa (O2), burdina (Fe)

Substantzia puruak elementu bakarrez edo gehiagoz eratuta egon daitezke eta substantzia sinpleak eta konposatuak ezberdintzen dira:

Substantzia sinpleak: oxigenoa, burdina

Substantzia konposatuak: ura

Elementua kimikoki sinpleagoak diren beste substantzia batzuetan deskonposa ezin daitekeen edozein substantzia puru da.

Atomoa: elementu kimiko batean isola daitekeen materia kantitate txikiena da.

Ad.- Oxigeno atomoa (O), burdina (Fe)

Elementu kimiko guztiak taula periodikoan adierazten dira.

Konposatua bi elementuren edo gehiagoren konbinazioz osatutako edozein substantzia puru da.

Molekula: Egoera askean izan daitekeen eta propietate kimikoak mantentzen dituen substantzia kimiko baten zatirik txikiena da. Molekulak diatomikoak, triatomikoak edo poliatomikoak dira, hurrenez hurren, elementu baten edo gehiagoren bi atomok, hiruk edo gehiagok osatzen badute.

Ad.- Ura (H2O) eta oxigenoa (O2)

Nahastea: Errekazio kimikorik eman gabe eta proportzio aldakorretan nahasturiko hainbat substantzia puruk osaturiko sistema materiala da. Osagaiak bide fisiko hutsak erabiliz bereiz daitezke.

Kantitateak kimikan (I.I) 2/10

2 Mol kontzeptua Atomo bakoitzaren masa txikiegia da unitate ohikoagoetan adierazteko, hau da, gramotan;

Ad.- C atomo batek 1,9926·10-23 gramo pisatzen ditu.

Horregatik, aztertzen ari garen errealitaterako egokiagoa den unitate bat definitu da: mola

◘ Definizio zehatza: Mola da karbono-12, (12C) isotopoaren 12 g-tan zehatz-mehatz dagoen bezainbeste oinarrizko entitate, atomo, molekula edo bestelako partikula dituen substantzia-kantitatea. Kantitate hori esperimentalki neurtu ahal izan da eta Avogadroren zenbakiaz ezagutzen da:

Gutxi gorabeherako balioa: 6,022·1023 Unitatea: mol-1

Erabilera praktikoak:

◘ Mol bat 6,022·1023 unitate dituen multzoa da.

(Pare batean bi dauden moduan, edota dozena batean 12 dauden moduan)

◘ Masa molarra: Substantzia baten masa molarra subtantzia horren mol baten masa

da. Unitatea g/mol dira.

Ad.- CO2-aren masa molekularra 44 u da (taula periodikoan zehaztuta dago C = 12 u eta O = 16 u)

CO2 molekula bakarra hartu beharrean 6,022·1023 molekula hartzen baditugu hau da, mol bat karbono dioxido molekula hartu dugu, eta multzo guzti honen masa gramotan 44 g da.

Kantitateak kimikan (I.I) 3/10

3 Disoluzioak: Kontzentrazio unitateak Disoluzioak bi edo konposatu gehiagoren arteko nahaste homogeneoak dira.

Proportzio gutxien duena solutua da eta proportzio handien duena disolbatzailea da.

Erabiliko diren kontzentazio-unitateek disoluzioan zenbat solutu dagoen adierazten dute.

Kantitateak kimikan (I.I) 4/10

◘ Disoluzioaren kontzentrazioa adierazteko osagaiaren masa bolumen-unitateko deritzona ere erabiltzen da:

𝑠𝑜𝑙𝑢𝑡𝑢𝑎𝑟𝑒𝑛 𝑚𝑎𝑠𝑎

𝑑𝑖𝑠𝑜𝑙𝑢𝑧𝑖𝑜𝑎𝑟𝑒𝑛 𝑏𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒𝑛𝑎

Unitate erabiliena g/l (gramo/litroa) izaten da.

Ad.- 60 g/l-ko NaCl-aren disoluzioa dugula esaten badigute uraren litro bakoitzeko 60 gramo NaCl daudela ulertu behar da.

Ez nahastu kontzentrazioa adierazteko “gramo/litro disoluzio” unitatea disoluzio baten dentsitatearekin. Orokorrean dentsitateak gorputz baten masa eta gorputz horrek hartzen duen bolumena lotzen ditu; disoluzioetan disoluzio osoaren masaren eta bolumena lotzen ditu. Disoluzio baten dentsitatearen kasuan disoluzioaren masa totala adierazten da bolumen-unitateko.

Kantitateak kimikan (I.I) 5/10

4 Gas idealak Gas guztiak, haien izaera kimikoa edozein delarik ere, ekuazio kimiko errazen bidez deskribatzen dira, presio- eta tenperatura-baldintzak ingurunekoak edo horien antzekoak direnean.

Horietako bi magnitude konstante mantenduz, beste biak lege erraz batzuen bidez erlazionatzen direla froga daiteke.

Boyleren legea

Tenperatura konstante mantenduz, gas-lagin batek betetzen duen bolumena aplikatutako presioarekiko alderantzi proportzionala da.

𝑝 · 𝑉 = 𝑘𝑡𝑒𝑎

Charles-Gay Lussacen legea

Presioa konstante mantenduz, gas bat proportzionalki hedatu egiten da berotzerakoan eta hozten denean uzkurtzen da.

𝑉

𝑇= 𝑘𝑡𝑒𝑎´

Avogradroen legea legea

Presioa eta tenperatura berdinak badira, bi gas desberdinen bolumen berdinek molekula kopuru bera dute.

𝑉

𝑛= 𝑘𝑡𝑒𝑎´´

Hiru lege horiek konbinatuz ondokoa lortzen da: 𝑝1 · 𝑉1

𝑇1=

𝑝2 · 𝑉2

𝑇2

Edo,

𝑝 · 𝑉 = 𝑛 · 𝑅 · 𝑇

V (litrotan), p (atm-tan), T (Kelvin-etan) eta n (mol-kopurua)

R gasen konstantea deritzon proportzionaltasun konstantea da.

R = 0,082 atm · L · mol-1 · K-1 edo R = 8,31 J · mol-1 · K-1

4.1 Gasen nahasketa: presio partzialak

Gasen nahasketa bat dagoenean gas bakoitzak bere presioa egiten du ontziaren pareten kontra; eta guztien batura ontziak pairatzen duen presio totala izango da.

Presio partziala: Nahaste gaseoso

bateko gas baten presio partziala gas horrek nahastearen bolumen osoa beteko balu egingo lukeen presioa da, tenperatura jakin batean.

𝑃𝐴 · 𝑉 = 𝑛𝐴 · 𝑅 · 𝑇

𝑃𝐴 = 𝑛𝐴

𝑉· 𝑅 · 𝑇

𝑃𝐴 = [𝐴] · 𝑅 · 𝑇

T (K) = T (ºC) + 273

Presioa : 1 atm = 760 mmHg

Kantitateak kimikan (I.I) 6/10

Zatiki molarra: solutuaren frakzio molarra disoluzioaren solutuaren mol kopuruaren eta mol

kopuru totalaren (disolbatzailea eta solutua) arteko zatidura da.

𝜒𝐴 = 𝑛𝐴

𝑛𝑇

Presio totala: Nahaste gaseoso bateko gas guztiek egiten duten presioa, gas guztien molen

baturak (nT) egiten duena izango da:

𝑃𝑇 · 𝑉 = 𝑛𝑇 · 𝑅 · 𝑇 → 𝑃𝑇 = 𝑛𝑇

𝑉· 𝑅 · 𝑇

Gas baten presio partziala eta presio totala zatituz:

𝑃𝐴

𝑃𝑇=

𝑛𝐴 · 𝑅 · 𝑇 𝑉

𝑛𝑇 · 𝑅 · 𝑇𝑉

= 𝑛𝐴

𝑛𝑇= 𝜒𝐴

Ondorioz, gas baten presio partziala frakzio molarren menpe ere jar daiteke:

𝑃𝐴 = 𝜒𝐴 · 𝑃𝑇

4.2 Bolumen molarra egoera normalean

Presio eta tenperatura berberetan neurtuta, gas desberdinek bolumen molar berbera dute, eta izan ere, mol bat gasek, gasa edozein delarik, 22,4 L-ko bolumena betetzen du, gutxi gorabehera, egoera normala deritzonean.

Egoera normalean, edozein gasaren mol batek, masa gorabehera, 22,4 L betetzen ditu, eta molekula kopurua ere berbera da: Avogadroren konstantea, NA.

Kimikan bi baldintza hauek sarri erabiltzen dira eta ezberdinak dira:

Baldintza normalak

Tenperatura: 0 °C edo, berdina dena 273,15 K.

Presioa: 1 atm edo, berdina dena, 101 325 Pa 1982tik aurrera, IUPACek presio estandarraren baliotzat 10

5 Pa edo 1 bar

hartzea gomendatzen du.

Baldintza estandarrak Tenperatura: 25 °C edo 298,15 K

Presioa: 1 atm

Kantitateak kimikan (I.I) 7/10

5 Kalkulu estekiometrikoak Ekuazio kimiko doituen bitartez, kalkulu kuantitatibo oso erabilgarriak egin daitezke, laborategian zein industria kimikoan. Era horretan, erreaktiboen eta produktuen masak erlazionatzen dira, eta produktuak gasak badira, haien bolumenak ere bai.

Mota horretako kalkuluei kalkulu estekiometrikoak deitzen zaie.

Ekuazio doitu batean, koefiziente estekiometrikoek adierazten duten molekula kopuruen arteko erlazioa mol kopuruen arteko erlazio bera da.

Uraren sintesi-erreakzioaren ekuazio kimikoaren interpretazio kuantitatiboa:

H2 + O2 → H2O

2 H2 + O2 → 2 H2O

2 molekula H2 + 1 molekula O2 → 2 molekula H2O

2 mol H2 + 1 mol O2 → 2 mol H2O

2 · 2 g H2 + 32 g O2 → 2 · 18 H2O 36 g erreaktibo → 36 g produktu

Erreakzio kimiko batean masa kontserbatu egiten da beti (Lavoisierren edo masaren

kontserbazioaren legea), baina ez du zertan gauza berta gertatu ez bolumenarekin, ez mol-kopururarekin.

5.1 Erreaktibo mugatzailea

Erreakzio kimiko bat eragiten denean, erabilitako erreaktiboen kantitateak ez dira zehazki estekiometrikoak izaten, hau da, kantitate horiek eta koefizienteek adierazten dituzten mol kopuruak ez dira proportzionalak.

Sarri gertatzen da,

Erreaktiboetako baten kantitatea, kantitate estekiometrikoa baino handiagoa izatea. Erreaktibo horri gehiegizko erreaktiboa esaten zaio.

Beste erreaktiboren bat lehena kontsumitzen edo amaitzen da. Honi erreaktibo mugatzailea deritzo.

Erreaktibo mugatzaile bat dugunean berau kontsumitzen denean erreakzioa amaitu egingo da gainerako erreaktiboek ez bait dute “zerekin” erreakzionatu; gainerako horiek soberan geratuko dira.

Beraz, erreakzio kimiko baten edozein kalkulu erreaktibo mugatzailetik abiatuz egin behar da; bizkorren kontsumitzen den erraktibotik hain zuzen ere.

Ad.- 9 mol sodio eta 1 mol kloro diatomiko baldin baditugu NaCl-a sortzeko prozesuan, soilik 2 mol NaCl sortu ahal izango dira eta 7 mol Na soberan geratuko dira:

Kantitateak kimikan (I.I) 8/10

5.2 Erreaktibo ez-puruak

Zenbait kasutan, erreakzio bat burutzeko erabiltzen den erreaktibo bat edo batzuk ez-puruak izaten dira, bestelako substantziaren baten kantitate bat dutelako. Argi izan behar da erreakzio kimikoetan soilik erreaktibo puruak parte hartuko duela, eta beraz erreaktibo puruaren kantitatea kalkulatu eta erabiliko da, behar ditugun gainerako kalkuluak egiteko.

Bestalde, erreaktibo batetik zenbat produktu (zer kantitate) lortu den jakinda, erreaktibo horren purutasuna zehaztu daiteke.

Ad.-

5.3 Erreakzioen etekina

Erreaktibo mugatzaileak erreakzio batean gehienez lor daitekeen produktu-kantitatea zehazten du. Gehienezko kantitate hori etekin edo errendimendu teorikoa da, izan ere, praktikan, errendimendu erreala, edo benetan lortzen den produktu-kantitatea, txikiagoa izaten baita.

Zenbait arrazoi daude horretarako, adibidez, erreaktibo batzuk ez-puruak izatea, erreakzio paraleloak egotea edo prozesua itzulgarria izatea.

Erreakzioan benetan lortzen den kantitatearen eta ekuazioaren estekiometriaren arabera lortu beharko litzatekeen kantitatearen arteko erlazioa erreakzioaren etekina edo errendimendua da, eta portzentajetan adierazi ohi da.

Normalean % -tan adierazten da; prozesu baten etekina %40 bada, honek esan nahi du 100 kg produktu lortu beharrean 40 kg lortu direla.

Kantitateak kimikan (I.I) 9/10

Adibideak:

6 Notazio zientifikoa Oso handiak edota oso txikiak diren zenbakiak idazterakoan arazoak izan ahal dira zifra pilo dituztelako. Arazo hori konpontzeko erabiltzen da idazkera edo notazio zientifikoa.

Zelan idazten dira zenbakiak idazkera zientifikoan?

Koma aurretik 0 ez den zifra bakarra duen zenbaki hamartar bat bider 10aren berredura bat erabiliz:

Adibidez,

7 Gehigarria: zifra esanguratsuak Era guztietako neurketek izaten dute errorea. Horregatik, zifra kopuru mugatu batez adierazi behar dira neurriak. Zifra horiei zifra esangarri edo esanguratsuak deritze. Neurrien zifra esangarriak ziur dakizkigunak dira, gehi zalantzazko beste bat; beraz, errore-tarte bat dute.

Neurketa zuzenak neurtu nahi den magnitudeari neurgailu bat aplikatuz lortzen dira. Horrela neurtzen dira, esaterako, luzera eta tenperatura.

Zeharkako neurketak zuzenean egiten ez direnak dira. Neurgailu bat erabiliz hainbat neurketa egiten dira, eta ondoren, hainbat eragiketa matematiko eginez, neurria lortzen da. Horrela gorputz baten masa eta bolumena neurtuz, haren dentsitatea kalkula dezakegu.

Zergatik azalpen hau?

Kalkulu baten emaitza ezin delako adierazi kalkulagailuak ematen dituen zifra guztiekin

389 000 000 000 000 = 3,89 · 1014

0,0000781 = 7,81 · 10-5

Kantitateak kimikan (I.I) 10/10

Zeharkako neurketaren zifra esanguratsuen kopurua neurketa zuzenekin egiten diren eragiketa matematikoen araberakoa da. Sarritan emaitza doitzeko, birbildu egin behar da.

Zenbakien baturak edo kendurak Biderkadura edo zatidura

Emaitzak hamartar gutxien dituen zenbakiak adina hamartar izango ditu.

Esate baterako, hau da 4,7 m luze eta 3,89 m zabal den gela baten perimetroa:

4,7 m · 2 + 3,8 m · 2 = 17,0 m

Emaitzak zifra esanguratsu gutxien dituen zenbakiak adina zifra esaguratsu izango ditu.

Esate baterako, azalera:

4,7 m · 3,8 m = 17,86 m2 → 18 m2

8 Informazio-iturriak “Batxilergoa 2 Kimika”, Erein argitaletxea

“Kimika batxilergoa”, Giltza argitaletxea

“Batxilergoa 2 Kimika”, Anaya-Haritza argitaletxea

“Kimika ez-organikoa: Nomenklatura eta Formulazioa (IUPAC arauak 2005)”,

Ibaizabal argitaletxea

https://rafamunoa.wordpress.com/

https://sites.google.com/site/ritxientzia/