Mole, gramy, litry i obliczenia chemiczne

[G.Patton]

Wprowadzenie

Otrzymuję wiele podobnych pytań dotyczących wydajności reakcji, ilości odczynników, sposobu zamiany jednego wymiaru na inny i zauważam, że ludzie nie wiedzą, jak poprawnie policzyć te proste, ale bardzo ważne liczby. Postanowiłem opisać poprawne metody w tym temacie. Jeśli czegoś nie rozumiesz, nie wahaj się zapytać i przedyskutować swoich pytań w sekcji komentarzy.

Jak zamienić gramy na mililitry i odwrotnie?

Gram (symbol jednostki SI g) to jednostka masy w Międzynarodowym Układzie JednostekMiar (SI) równa jednej tysięcznej kilograma (1/1000). Gram jest bezwzględną masą objętości czystej wody równej sześcianowi setnej części metra [1 cm3], a w temperaturze topnienia lodu, temperatura definiująca (~0 °C) została później zmieniona na 4 °C, temperaturę maksymalnej gęstości wody.

Współczynniki konwersji

• 1 gram (g) = 15,4323583529 ziaren (gr).
• 1 ziarno (gr) = 0,06479891 grama.
• 1 uncjaavoirdupois (oz) = 28,349523125 gramów.
• 1 uncja trojańska (ozt) = 31,1034768 gramów.
• 100 gramów (g) = 3,527396195 uncji (oz).
• 1 karat (ct) = 0,2 grama.
• 1 gamma (γ) = 10-6 gramów.
• 1 undecymogram = 1 "jedenasty gram" = 10-11 gramów w historycznym systemie kwadrant-jedenasty gram-sekunda (system QES) vel system hebdometr-undecymogram-sekunda (system HUS).
• 500 gramów (g) = 1 dżin w chińskich jednostkach miary.

Litr (pisownia międzynarodowa) lub litr (pisownia amerykańska), symbole SI L i l. Litr jest metryczną jednostką objętości. Jest równy 1 decymetrowi sześciennemu (dm3), 1000 centymetrom sześciennym (cm3) lub 0,001 metra sześciennego (m3). Decymetr sześcienny (lub litr) zajmuje objętość 10 cm × 10 cm × 10 cm (patrz rysunek), a zatem jest równy jednej tysięcznej metra sześciennego. Mililitr, symbol SI ml lub ml to centymetr sześcienny. Centymetr sześcienny (lub ml) zajmuje objętość 1 cm × 1 cm × 1 cm, a zatem jest równy jednej tysięcznej litra (1/1000).

Przeliczniki

• 1 kwarta imperialna = 1,1365225 l.
• 1kwarta amerykańska = 0,946352946 L.
• 1 pinta imperialna = 0,56826125 L.
• 1 pinta amerykańska = 0,473176473 L.
• 1 galon imperialny =4,54609 l.
• 1galon amerykański = 3,785411784 L.
• 1 stopa sześcienna = 28,316846592 L.
• 1 cal sześcienny = 0,016387064 L.
• 1 imperialna uncja płynu = 28,4130625 ml.
• 1 uncja amerykańska= 29,5735295625 ml.

Gramy można łatwo zamienić na mililitry wedługponiższego wzoru.

V = m / ρ.

gdzie m - masa substancji, g; ρ - gęstość substancji, g/ml; V - objętość substancji.

Zgodnie z tym wzorem można zamienić każdą substancję na objętość i odwrotnie. Na przykład masz20 g rtęci (Hg) i chcesz obliczyć jej masę. ρ (gęstość) rtęci wynosi 13,5 g/ml, stąd

V(Hg) = 20 g / 13,5 g/ml = 1,48 ml

1,48 ml to objętość 20 g rtęci.

Co to są mole?

Mol, symbol mol, n, jest jednostką ilości substancji w Międzynarodowym Układzie Jednostek Miar (SI). Ilość substancji jest miarą tego, ile elementarnych jednostek danej substancji znajduje się w obiekcie lub próbce (w dowolnej substancji). Mola definiuje się jako zawierającego dokładnie 6,02214085774 × 10²³ cząsteczek (atomów, cząsteczek, jonów, elektronów lub innych obiektów). Na przykład, 10 moli wody (związek chemiczny H2O) i 10 moli rtęci (pierwiastek chemiczny Hg) zawiera równe ilości substancji, a rtęć zawiera dokładnie jeden atom na każdą cząsteczkę wody, mimo że obie mają różne objętości i różne masy. Tak czy inaczej, to całkiem sporo, prawda? To jestpowód, dla którego wygodniej jest wiedzieć, jak przeliczyć gramy na mole zamiast gramów na liczbę atomów.

Czym jest masa molowa?

Masa molowa jest cechą charakterystyczną substancji, stosunkiem masy substancji do jej ilości. Liczbowo jest równa masie 1 mola substancji, czyli masa substancji zawiera liczbę cząsteczek równą liczbie Avogadro. Masa molowa, wyrażona w g/mol, liczbowo pokrywa się z masą cząsteczkową, wyrażoną w r.a.m. i względną masą atomową. Istnieje jednak różnica między masą molową a masą cząsteczkową, są one równe tylko liczbowo i różnią się wymiarami.

Na przykład masa molowa tlenu jako pierwiastka M(O) = 16 g/mol, ale jako prostej substancji składającej się z cząsteczek O2 = 32 g/mol.

Masy molowe złożonych cząsteczek można określić, sumując masy molowe ich elementów składowych. Na przykład masa cząsteczkowa wody H2O wynosi.

M(H2O) = 2 x M(H) + M(O) = 2 x 1 g/mol + 16 g/mol = 18 g/mol.

Jak zamienić mole na gramy i odwrotnie?

Aby poprawnie oszacować liczbę moli, n, substancji o określonej masie, m, (w gramach), należy postępować zgodnie ze wzorem gramów na mole.

n = m / M.

gdzie: M - masa molowa tego materiału. Jednostką jest zazwyczaj g/mol; m - masa substancji, g; n - mole substancji, mol.

Na przykład masz 100 g P2NP, który ma masę cząsteczkową 163,17 g/mol. Musisz obliczyć, ile to jest moli. Zgodnie z powyższym wzorem.

n(P2NP) = 100 g / 163,17 g/mol = 0,6129 mola.

Inny przykład: do reakcji należy dodać 10 moli borohydratu sodu (NaBH4) o masie cząsteczkowej 37,83 g/mol i przeliczyć ją na gramy:

m(NaBH4) = 10 moli x 37,83 g/mol = 378,3 g.

Jak liczyć odczynniki?

Otworzyłeś podręcznik syntezy i zdałeś sobie sprawę, że potrzebujesz znacznie mniejszej lub większej skali syntezy. Jesteś zdezorientowany liczbami i nie wiesz, jak przeliczyć je na swoją skalę? Istnieje wyjaśnienie.

Jeśli chcesz zwiększyć skalę syntezy i jesteś pewien, że jest to możliwe zgodnie z zależnością liniową, wystarczy pomnożyć wszystkie ilości odczynników przez ten sam indeks. Otrzymasz ilości odczynników dla swojej skali syntezy i nie musisz pytać o to żadnego eksperta!

Przykład: chcesz przeprowadzić syntezę amfetaminy za pomocą NaBH4/CuCl2 i musisz wziąć 1000 g P2NP do tej syntezy zgodnie z instrukcją z forum BB. Chcesz przeprowadzić syntezę 150 g P2NP. Algorytm jest następujący.

1. Podziel 1000 g opisanej w instrukcji ilości głównego prekursora P2NP przez 150 g, a otrzymasz niezbędny wskaźnik 6,67.

2. Podzielwszystkie ilości odczynników przez 6,67, a osiągniesz swój cel.

Wprzypadku konieczności zwiększenia obciążenia syntezy z 1000 g P2NP do 2500 g, należy postępować zgodnie z poniższymi instrukcjami.

1. Podziel 2500 g P2NP przez 1000 g, a otrzymasz wskaźnik 2,5.

2. Pomnóżwszystkie odczynniki przez 2,5, a osiągniesz swój cel.

Jak policzyć wydajność reakcji?

Przeprowadziłeś syntezę chlorowodorku metamfetaminy ze 100 ml P2P i otrzymałeś 100 g produktu. Myślisz, że uzyskałeś 100% wydajność? To błąd!

Przykład.

Przede wszystkim należy policzyć masę P2P, który został użyty do tej syntezy.

m(P2P) = 100 ml / 1,006 = 99,4 g

Następnie należy policzyć, ile moli brakującego odczynnika (P2P w tym przykładzie) bierze udział w reakcji.

n(P2P) = 99,4 g / 134,178 g/mol = 0,741 mola.

Brak reagenta to reagent, który bierze udział w reakcji i który ma najmniejszą ilość moli. Na przykład, w reakcji redukcyjnego aminowania P2P do metamfetaminy, trzeba wziąć 1 mol P2P i ~3,5 mola metyloaminy. P2P jest brakującym reagentem w tej reakcji.

Zgodnie z bilansem reakcji, 1 mol P2P daje 1 mol chlorowodorku metamfetaminy. Stąd 0,741 mola P2P daje 0,741 mola chlorowodorku metamfetaminy (MH), czyli

m(MH) = 0,741 mola x 185,69 g/mol = 137,56 g.

gdzie 185,69 g/mol to masa cząsteczkowa chlorowodorku metamfetaminy.

Znany jako wydajność teoretyczna. Wydajność teoretyczna to ilość substancji, którą należy uzyskać w wyniku reakcji. Dlatego można policzyć wydajność reakcji na podstawietego teoretycznego wyniku.

Wydajność, % = (m(teoria)*100)/m(praktyka),
Wydajność (MH) = (100 g * 100) / 137,56 = 72,7%.

Jak widać, rzeczywista wydajność 72,7% naprawdę różni się od wydajności 100%, która została błędnie obliczona na podstawie masy reakcyjnej. Odgrywa toznaczącą rolę w produkcji każdej substancji.

 

[Loki12]

Dzięki za poświęcenie czasu na ich stworzenie, spędziłem kilka ostatnich dni czytając je wszystkie wraz z całymi wątkami syntez, które mnie interesują. Niektórzy mogliby uznać to za karmienie łyżeczką na innych forach, ale uważam, że zasługujesz na kwiaty, w czasach, gdy nie możemy ufać innym, których znamy, aby nas uczyli (trochę smutne gówno, prawda), musimy nadal edukować innych, a to może być po prostu najlepszy sposób, tak jak siła robocza, pewnego dnia zestarzejemy się i ktoś będzie musiał nadal nosić tę pochodnię.

Może mógłbyś zrobić jeden o próżni i jak obliczać między różnymi pomiarami, a także o pompach, które polecasz, jak mocne powinny być? Myślę, że byłoby to przydatne, pamiętam, jak sam próbowałem to rozgryźć na początku i miałem straszny czas i nadal nie jestem pewien, czy rozumiem całą teorię, która za tym stoi.

 

[G.Patton]

Dziękuję za miłe słowa. Dodam informacje o różnicach ciśnień w Providing i zastosowaniu próżni w temacie laboratoryjnym. Dziękuję za radę.

 

[IgnazSemmelweis]

Pomyślałem, że warto napisać o Atom Economy również tutaj:

Czym jest ekonomia atomowa?
Ekonomia atomowa jest miarą tego, ile atomów w odczynnikach tworzy pożądany produkt. Przydaje się do oceny wydajności i zasobożerności przeprowadzonej reakcji.
Wydajne reakcje będą miały wysoki wskaźnik A.E, a mniej wydajne reakcje będą miały niższy wskaźnik A.E. Warto sprawdzić ekonomię atomową przed rozpoczęciem jakiejkolwiek reakcji, aby upewnić się, że otrzymasz dużą ilość produktu bez wytwarzania dużej ilości odpadów.

Dlaczego warto mieć wysoką ekonomię atomową?
Wytwarza mniej odpadów, sprawia, że produkcja jest tańsza i bardziej zrównoważona.

Jak obliczyć ekonomię atomową?
Znajdź masę cząsteczkową (Mr) wszystkich odczynników i pożądanego produktu, a następnie podziel Mr produktów przez sumę Mr odczynników. Pomnóż to przez 100 i otrzymasz ekonomię atomową.
np.) H2O--> H+ + OH-
18 --> 1 + 17
(1/18)*100=5,5% Dlatego jest to nieefektywna reakcja i powinieneś sprawdzić, czy jest jakiś sposób, aby zrobić to bardziej efektywnie (inne odczynniki, inne rozpuszczalniki, inne procedury itp.)

Mam nadzieję, że to pomogło!

 

[G.Patton]

Witam, z całym szacunkiem, ale to wygląda jak żart i nie ma nic wspólnego z ekonomią

 

[syntheticdrugs]

@G.Patton Ten artykuł jest bardzo przydatny, bardzo dziękuję za jego napisanie

 

[Que!]

To jest świetne, dziękuję

 

[infochem]

Dobra robota.