Reactieberekeningen

Waar scheikunde wordt toegepast, bijvoorbeeld in een laboratorium of in de fabriek, bij het maken van een of ander product is het zeer belangrijk de nodige hoeveelheden te kennen:
Hoeveel product wil je? En hoeveel reagens is daarvoor nodig? In welke verhouding moeten we de stoffen mengen?

Goed rekenen voor je begint is niet alleen belangrijk om het juiste product te krijgen, maar getuigt ook van economisch inzicht. Het is dom om van iets teveel te gebruiken.

Reactieberekeningen worden alleen gedaan door iemand die met het begrip MOL weet om te gaan.
Zo is een belangrijke stap bij deze berekeningen het omrekenen van MOL naar grammen en omgekeerd. Daarnaast moet je weten wat dichtheid is van vaste en vloeibare stoffen.

Ken je de volgende vergelijking nog: d = g/v?

Gassen hebben ook een dichtheid, maar met een volkomen andere definitie dan de dichtheid van (s) en (l).
Een reactieberekening begint altijd met een goed kloppende reactievergelijking die duidelijk de MOLverhouding aangeeft.

Vaak is het voordelig bij reactieberekeningen te werken met empirische formules, in plaats van met ionformules.
Berekenen gaat over praktische dingen en in de praktijk haal je geen ionen uit een fles, maar neutrale stoffen in hun geheel.
Dus ook al doet alleen een Chloride-ion mee, toch weeg je keukenzout af (NaCl).

Nogmaals: het is verstandig - voor een goed begrip van de praktijk - om aan te geven of de stoffen (s), (l) of (g) zijn (of (aq)).

Ca(s) + 2H2O (l) Ca(OH)2(aq) + H2(g)

De reagentia reageren in de MOLverhouding 1 : 2

Let op: die molverhouding geeft weer in welke verhouding de stoffen reageren; dat kan heel iets anders zijn dan de verhouding waarin je de stoffen in werkelijkheid mengt.
Als het niet in die juiste molverhouding is, blijft er gewoon ongebruikte stof over.

Regels voor het oplossen van reactieberekeningen:
  1. Maak zo mogelijk een schetsje, een soort stripverhaal van de proef.
  2. Een kloppende reactievergelijking opstellen en de aggregatietoestanden toevoegen.
  3. Onderstreep de stoffen waarover gegevens bestaan en waarover vragen gesteld worden.
  4. Noteer de MOLVERHOUDING
  5. Zet zonodig MOL om in andere eenheden
  6. Voer de factor in om naar de werkelijke hoeveelheden te gaan (zoals gegeven).
Let er op: het is absoluut nodig dat je in elke stap alle (onderstreepte) stoffen bij elke stap meeneemt, om te verzekeren dat je weet wat je aan het doen bent. Dan blijft het concreet.
Nog een mogelijkheid om de berekening concreet te houden is het schetsen van de gebeurtenis; maak een soort stripverhaal met bekerglazen, balansen, pipetten, met pijlen, enzovoort.



Voorbeeld:
x gr magnesium wordt opgelost in voldoende 1M HCl.
Het gas dat daarbij ontstaat wordt opgevangen en gemeten in een gasmeetspuit.
Met die bekende hoeveelheid gas, gemeten bij kamertemperatuur moet berekend worden hoeveel magnesium in het zoutzuur werd opgelost.

Als je chemische reacties laat verlopen, is het belangrijk dat je weet hoeveel van de reactanten nodig is en hoeveel van de producten er kan ontstaan. Dit is zowel chemisch alsook economisch van groot belang.

Het zijn altijd atomen, moleculen of ionen die bij botsing met elkaar reageren; deze deeltjes kunnen heel verschillend zijn in grootte en in massa (hoeft niet!).
Zo kan bijvoorbeeld een groot en zwaar atoom heel goed reageren met een heel klein ion. Uiteraard heeft dat dan gevolgen voor de massaverhouding.

Voor elke reactie ligt wťl vast: hoeveel atomen, moleculen of ionen, dus in welke verhouding ze met elkaar zullen reageren. Dit vaste aantal is af te lezen aan de coŽfficiŽnten van een kloppende reactievergelijking.
Die coŽfficiŽnten in de reactievergelijking hebben twee betekenissen:
  • de microbetekenis: aantal ionen, atomen e.d.
  • de macrobetekenis: aantal mol
    In de reactie: 2H2 + O2 2H2O betekenen de coŽfficiŽnten:
  1. (micro): 2 moleculen waterstof reageren met 1 molecuul zuurstof en levert op 2 moleculen water.
  2. (macro): 2 mol waterstof reageert met 1 mol zuurstof en levert op 2 mol water.
De verhouding 2 : 1 : 2 ligt vast voor deze reactie en heet de molverhouding.
Een reactieberekening begint dus altijd met een goede reactievergelijking.

Let er op dat een reactie zelf de coŽfficiŽnten bepaalt. De coŽfficiŽnten zijn niet afhankelijk van de hoeveelheid stoffen die je samenvoegt.
Zelfs al voeg je 100 mol waterstof bij 1 mol stikstof, dan zal toch de molverhouding van de reactie dezelfde blijven:

N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g)
dus molverhouding = 1 : 3 : 2

Stoffen die uit ionen zijn opgebouwd (meestal te herkennen aan het feit dat er een metaal in de verbinding zit) zijn in opgeloste vorm in ionen gesplitst; in vaste vorm hebben deze stoffen een ionrooster.
Bij reactieberekeningen gaat het meestal om de hoeveelheden ongesplitste stof, die nodig zijn of die ontstaan. Daarom schrijft men bij dit soort berekeningen de formules van die stoffen liever niet in ionen; dit vergemakkelijkt het rekenen.
Je weegt immers ook de hele stof af en niet slechts ťťn ionsoort; een potje met alleen natriumionen bestaat niet.

Dus:
Wel in ionen:
Na+ + Cl- + Ag+ + NO3- Na+ + NO3- + AgCl(s)

Niet in ionen:
NaCl(aq) + AgNO3(aq) NaNO3(aq) + AgCl(s)

Bij berekeningen heeft dus de laatste schrijfwijze de voorkeur.
Noteer ook altijd de aggregatietoestand (de fase):(s) (l) (g) (aq). Dit voorkomt veel fouten.

De reactanten reageren dus in een vaste molverhouding; als die reactanten niet in deze juiste molverhouding worden samengevoegd reageren ze net zo lang tot ťťn van de reactanten op is.
De rest blijft gewoon over zonder te reageren.

Voor gassen en voor vloeistoffen gebruik je vaak een volume-eenheid: liters of mls.
Bij de berekening moet je er goed aan denken dat het volume van een vloeistof meestal wordt omgerekend via de soortelijke massa of dichtheid en dat het volume van een gas meestal direct omgezet kan worden in het aantal molen (als je de temperatuur en de druk van het gas kent).

Het is verstandig - voor een goed begrip van de praktijk - om aan te geven of de stoffen (s), (l) of (g) zijn (of (aq)):

Ca(s) + 2H2O(l) Ca(OH)2(aq) + H2(g)