Stoichiometry: Mathematics of chemical formulas and equations

Mole mole = (mol) 602000000000000000000000 A mole is just a number pair = 2 trio = 3 quartet = 4 dozen = 12 baker’s dozen = 13 gross = 144

The Mole 1 dozen cookies = 12 cookies 1 mole of cookies = 6.02 X 1023 cookies 1 dozen cars = 12 cars 1 mole of cars = 6.02 X 1023 cars 1 dozen Al atoms = 12 Al atoms 1 mole of Al atoms = 6.02 X 1023 atoms Note that the NUMBER is always the same, but the MASS is very different! Mole is abbreviated mol (gee, that’s a lot quicker to write, huh?)

1 mole is the amount of substance that contains as many particles (atoms or molecules) as there are in 12.0 g of C-12.

โมล (Mole,Mol) คือ หน่วยที่บอกปริมาณอนุภาคของสาร ซึ่งเป็นหน่วยใหญ่ที่ใช้ที่ใช้แทนอนุภาคจำนวนมาก อะตอม โมเลกุล ไอออน

Amadeo Avogadro (1776 – 1856) Particles in a Mole Amedeo Avogadro (1766-1856) never knew his own number; it was named in his honor by a French scientist in 1909. its value was first estimated by Josef Loschmidt, an Austrian chemistry teacher, in 1895. A more precise value of Avagadro’s number = 6.022045 E23. How could you determine the number of sugar crystals in a bowl of sugar? Is it possible to get a reasonably close estimate? ? quadrillions thousands trillions billions millions 1 mole = 602213673600000000000000 or 6.022 x 1023 There is Avogadro's number of particles in a mole of any substance.

Avogadro,s number A MOLE of any substance contains as many elementary units (atoms and molecules) as the number of atoms in 12 g of the isotope of carbon-12. This number is called AVOGADRO’s number NA = 6.02 x 1023 particles/mol The mass of one mole of a substance is called MOLAR MASS symbolized by MM Units of MM are g/mol Examples H2 hydrogen 2.02 g/mol He helium 4.0 g/mol N2 nitrogen 28.0 g/mol O2 oxygen 32.0 g/mol CO2 carbon dioxide 44.0 g/mol

Mole โมล หมายถึง ปริมาณสารที่มีจำนวนอนุภาคเท่ากับจำนวนอะตอมของคาร์บอน-12 ที่มีมวล 12 กรัม 1. โมลกับจำนวนอนุภาค C-12 1 อะตอม มีมวล 12 x 1.66 x 10-24 g C-12 มวล 12 x 1.66 x 10-24 g มีจำนวนอะตอม = 1 atom C-12 มวล 12 กรัม มีจำนวนอะตอม = C-12 1 atom  C-12 12 g C-12 12 x 1.66 x 10-24 g = 6.022137 x 1023 atom 1 mole = 6.02 x 1023 อนุภาค Avogadro,s number

Avogadro’s Number 6.02 X 1023

Mole ถ้าอนุภาคคืออะตอม เรียกว่า โมลอะตอม เช่น สังกะสี ถ้าอนุภาคคืออะตอม เรียกว่า โมลอะตอม เช่น สังกะสี (Zn) 1 โมลอะตอมมีจำนวนอะตอมเท่ากับ 6.02 x 1023 อะตอม ถ้าอนุภาคคือโมเลกุล เรียกว่า โมลโมเลกุล เช่น ก๊าซไฮโดรเจน (H2) 1 โมลโมเลกุลมีจำนวนโมเลกุลเท่ากับ 6.02 x 1023 โมเลกุล ถ้าอนุภาคคืออิเล็กตรอน เรียกว่า โมลอิเล็กตรอน 1 โมลอิเล็กตรอน หมายถึง จำนวนอิเล็กตรอนเท่ากับ 6.02 x 1023 อิเล็กตรอน ถ้าอนุภาคคือไอออน เรียกว่า โมลไอออน เช่น แคลเซียมไอออน (Ca2+) 1 โมลไอออนมีจำนวนไอออนเท่ากับ 6.02 x 1023 ไอออน

A Mole of Particles Contains 6.02 x 1023 particles = 6.02 x 1023 C atoms = 6.02 x 1023 H2O molecules = 6.02 x 1023 NaCl “molecules” (technically, ionics are compounds not molecules so they are called formula units) 6.02 x 1023 Na+ ions and 6.02 x 1023 Cl– ions 1 mole C 1 mole H2O 1 mole NaCl

Avogadro’s Number as Conversion Factor 6.02 x 1023 particles 1 mole or 1 mole Note that a particle could be an atom OR a molecule!

Learning Check 1. Number of atoms in 0.500 mole of Al a) 500 Al atoms b) 6.02 x 1023 Al atoms c) 3.01 x 1023 Al atoms 2.Number of moles of S in 1.8 x 1024 S atoms a) 1.0 mole S atoms b) 3.0 mole S atoms c) 1.1 x 1048 mole S atoms

3. จงหาจำนวนโมลของสารต่อไปนี้ ฮีเลียม 12.04 x 1022 atom แก๊สแอมโมเนีย 3.01 x 1025 molecule สังกะสี 3.612 x 1020 atom แมกนีเซียม 1 atom โซเดียมไอออน 20 ion

Water molecules are so small If you had a mole of H2O could you swim in it? NO! Water molecules are so small that a mole of H2O = 18 ml

How small are atoms? There are more atoms in one gram of salt than grains of sand on all the beaches of all the oceans in all the world.

of the in Gram ATOMic Mass mass in grams of 1 mole of atoms of an element In other words…… 1 mol C atoms = 6.02 x 10 23 C atoms = 12g C

Practice Remember. 1 mole = 6 Practice Remember . . . 1 mole = 6.02x1023 atoms or molecules = ______ g from the periodic table

Mole 2. จำนวนโมลกับมวลของสาร คาร์บอน-12 ปริมาณ 1 โมล มีมวล 12 กรัม คาร์บอน-12 ปริมาณ 1 โมล มีมวล 12 กรัม ค่ามวลนี้เรียกว่า มวลต่อโมล ธาตุใดๆ ที่มีปริมาณ 6.02 x 1023 atom หรือ 1 โมล จะมีมวลเป็นกรัมเท่ากับมวลอะตอมของธาตุนั้น สารใดๆ ที่มีปริมาณ 6.02 x 1023 molecule หรือ 1 โมล จะมีมวลเป็นกรัมเท่ากับมวลโมเลกุลของสารนั้น ไอออนใดๆ ที่มีปริมาณ 6.02 x 1023 ion หรือ 1 โมล จะมีมวลเป็นกรัมเท่ากับมวลอะตอมของธาตุนั้น

Conversion Factor Atomic Mass (g) 1 mole or 1 mole

Conversion Factor Molecular Mass (g) 1 mole or 1 mole

1. จงหาจำนวนโมลของสารต่อไปนี้ น้ำ 0.36 g โพแทสเซียมไอโอไดด์ 38.06 g อะลูมิเนียม 2.70 g กลูโคส 12 g

2. จงคำนวณหามวลของสารต่อไปนี้ ฮีเลียม 12.04 x 1022 atom แก๊สแอมโมเนีย 3.01 x 1025 molecule สังกะสี 3.612 x 1020 atom แมกนีเซียม 1 atom โซเดียมไอออน 20 ion

Stoichiometry of Chemical Formulas

Gram Formula Mass Gram Molecular Mass Molar Mass of the in Gram Formula Mass Gram Molecular Mass Molar Mass mass in grams of 1 mole of a substance In other words . . . Add it all up! 1 mole of NaCl = 58g = 6.02x1023 particles of NaCl 1 mole of H2O = 18g = 6.02x1023 molecules of H20

Now….. Use the gram formula mass and the gram atomic mass to determine how many moles or atoms of an element are found in some mass of a substance how much mass that element contributes to the mass of the entire substance Use factor label & follow the units!

Stoichiometry of Chemical Formulas If you have 1 molecule of (NH4)2SO4 How many atoms of N are there? How many atoms of H? SO….. If you have 1 mole of of (NH4)2SO4 How many moles of N are there? How many moles of H?

Molar Volume 1 mole of any gas O2 (g) NH3 (g) He (g) Gases ONLY @STP 1 mole of any gas O2 (g) NH3 (g) He (g) contains 6.02 x 1023 molecules and occupies a volume of 22.4L

standard temperature & pressure STP standard temperature & pressure 0oC or 273K 101.3kPa or 1 atm

Remember . . . 1 mole of O2(g) = 32g 1 mole of NH3(g) = 17g Gases also have mass 1 mole of O2(g) = 32g 1 mole of NH3(g) = 17g  we can calculate Density!

D = m/v A sample of oxygen contains 3 moles of particles at STP what is its density? 2 steps Convert moles to mass AND volume Calculate density If mass or volume is given, use it and convert the other……. THEN calculate D!

1 mole = 6.02x1023 atoms or molecules = gfm = 22.4L (g) Remember . . . 1 mole = 6.02x1023 atoms or molecules = gfm = 22.4L (g)

Mole 3. จำนวนโมลกับปริมาตรของแก๊ส กำหนดให้ อุณหภูมิ 0 องศาเซลเซียส และความดัน 1 บรรยากาศ เป็นภาวะมาตรฐาน (Standard Temperature and Pressure) และเรียกย่อว่า STP แก๊สใดๆ 1 โมล มีปริมาตร 22.4 ลูกบาศก์เดซิเมตร ( dm3 ) ที่ STP หรือปริมาตรต่อโมลของแก๊สใด ๆ เท่ากับ 22.4 dm3 หรือ 22.4 ลิตร ที่ STP Ex. จงคำนวณหาจำนวนโมลของคาร์บอนไดออกไซด์ ปริมาตร 5.6 dm3 ที่ STP

Conversion Factor 22.4 dm3 gas 1 mole or 1 mole

1 mole

ปริมาตรของแก๊ส (dm3) ที่ STP จำนวนอะตอมหรือโมเลกุล ความสัมพันธ์ระหว่างจำนวนโมล อนุภาค มวลและปริมาตรของแก๊ส ปริมาตรของแก๊ส (dm3) ที่ STP มวล (g) จำนวนอะตอมหรือโมเลกุล ปริมาตร 22.4 dm3 จำนวนอนุภาค 6.02  1023 อนุภาค มวลอะตอม หรือมวลโมเลกุล Mole

1 Mole of Particles

A Mole of Particles Contains 6.02 x 1023 particles = 6.02 x 1023 C atoms = 6.02 x 1023 H2O molecules = 6.02 x 1023 NaCl “molecules” (technically, ionics are compounds not molecules so they are called formula units) 6.02 x 1023 Na+ ions and 6.02 x 1023 Cl– ions 1 mole C 1 mole H2O 1 mole NaCl

Molar Mass The Mass of 1 mole (in grams) Equal to the numerical value of the average atomic mass (get from periodic table) 1 mole of C atoms = 12.0 g 1 mole of Mg atoms = 24.3 g 1 mole of Cu atoms = 63.5 g

Other Names Related to Molar Mass Molecular Mass/Molecular Weight: If you have a single molecule, mass is measured in amu’s instead of grams. But, the molecular mass/weight is the same numerical value as 1 mole of molecules. Only the units are different. (This is the beauty of Avogadro’s Number!) Formula Mass/Formula Weight: Same goes for compounds. But again, the numerical value is the same. Only the units are different. THE POINT: You may hear all of these terms which mean the SAME NUMBER… just different units

Learning Check! = 79.9 g/mole 1 mole of Br atoms 1 mole of Sn atoms Find the molar mass (usually we round to the tenths place) = 79.9 g/mole 1 mole of Br atoms 1 mole of Sn atoms = 118.7 g/mole

Molar Mass of Molecules and Compounds Mass in grams of 1 mole equal numerically to the sum of the atomic masses 1 mole of CaCl2 = 111.1 g/mol 1 mole Ca x 40.1 g/mol + 2 moles Cl x 35.5 g/mol = 111.1 g/mol CaCl2 1 mole of N2O4 = 92.0 g/mol

Learning Check! Molar Mass of K2O = ? Grams/mole B. Molar Mass of antacid Al(OH)3 = ? Grams/mole

Learning Check Prozac, C17H18F3NO, is a widely used antidepressant that inhibits the uptake of serotonin by the brain. Find its molar mass.

Calculations with Molar Mass Grams Moles

Converting Moles and Grams Aluminum is often used for the structure of light-weight bicycle frames. How many grams of Al are in 3.00 moles of Al? 3.00 moles Al ? g Al

1. Molar mass of Al 1 mole Al = 27.0 g Al 2. Conversion factors for Al 27.0g Al or 1 mol Al 1 mol Al 27.0 g Al 3. Setup 3.00 moles Al x 27.0 g Al 1 mole Al Answer = 81.0 g Al

Learning Check! The artificial sweetener aspartame (Nutra-Sweet) formula C14H18N2O5 is used to sweeten diet foods, coffee and soft drinks. How many moles of aspartame are present in 225 g of aspartame?

Atoms/Molecules and Grams Since 6.02 X 1023 particles = 1 mole AND 1 mole = molar mass (grams) You can convert atoms/molecules to moles and then moles to grams! (Two step process) You can’t go directly from atoms to grams!!!! You MUST go thru MOLES. That’s like asking 2 dozen cookies weigh how many ounces if 1 cookie weighs 4 oz? You have to convert to dozen first!

Everything must go through Moles!!! Calculations molar mass Avogadro’s number Grams Moles particles Everything must go through Moles!!!

Atoms/Molecules and Grams How many atoms of Cu are present in 35.4 g of Cu? 35.4 g Cu 1 mol Cu 6.02 X 1023 atoms Cu 63.5 g Cu 1 mol Cu = 3.4 X 1023 atoms Cu

Learning Check! How many atoms of K are present in 78.4 g of K?

Learning Check! What is the mass (in grams) of 1.20 X 1024 molecules of glucose (C6H12O6)?

Learning Check! How many atoms of O are present in 78.1 g of oxygen? 78.1 g O2 1 mol O2 6.02 X 1023 molecules O2 2 atoms O 32.0 g O2 1 mol O2 1 molecule O2

Percent Composition What is the percent carbon in C5H8NO4 (the glutamic acid used to make MSG monosodium glutamate), a compound used to flavor foods and tenderize meats? a) 8.22 %C b) 24.3 %C c) 41.1 %C

Ex ถ้ามีแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ (CO2) หนัก 9.24 g จงคำนวณหา ค.  จำนวนโมลของแต่ละธาตุในคาร์บอนไดออกไซด์ จำนวนนี้ ง.  จำนวนอะตอมของแต่ละธาตุ ( C = 12.0 O = 16.0 )

วิธีทำ น้ำหนักโมเลกุลของ CO2 = 12.0 + ( 2 x 16.0 ) = 44.0 จำนวนโมลของ CO2 = 9.24 g CO2  1 mol CO2 44.0 g CO2 = 0.210 mol CO2

= 1.26 x 1023 molecule CO2 = 0.210 mole C = 0.420 mole O ข.   Molecule CO2 = 9.24 g CO2 1 mol CO2  6.02 x 1023 molecule CO2 44.0 g CO2  1 mol CO2 = 1.26 x 1023 molecule CO2 ค.   Mole C = 9.24 g CO2 1 mol CO2  1 mol C 44.0 g CO2  1 mol CO2 = 0.210 mole C Mole O = 9.24 g CO2 1 mol CO2  2 mol O 44.0 g CO2  1 mol CO2 = 0.420 mole O

ง.   Atom C = 9.24 g CO2 1 mol CO2  1 mol C  6.02  1023 atom C Atom O = 9.24 g CO2 1 mol CO2  2 mol O  6.02  1023 atom O 44.0 g CO2  1 mol CO2  1 mol O = 2.53  1023 atom O

Ex. จงหาจำนวนโมล จำนวนโมเลกุล และปริมาตร ที่ STP ของสารต่อไปนี้ซึ่งมีมวล 10.0 g แก๊สโอโซน (O3) แก๊สคลอรีน (Cl2) แก๊สแอมโมเนีย (NH3)

Ex. เฉลย แก๊สโอโซน (O3) = 0.208 mol , 1.25  1023 molecule, 4.67 dm3 ที่ STP แก๊สคลอรีน (Cl2) = 0.141 mol , 8.48  1022 molecule, 3.15 dm3 ที่ STP แก๊สแอมโมเนีย (NH3) = 0.587 mol , 3.53  1023 molecule, 13.2 dm3 ที่ STP

1. What is the mass of 1.00 mol of each of the following elements? Concept of mole 1. What is the mass of 1.00 mol of each of the following elements? a.     Sodium……………………. b.     Sulfur………………………. c.      Chlorine……………………

2. How many moles of sodium Concept of mole 2. How many moles of sodium atoms in 1.56 x 1021 atoms of sodium?

Concept of mole 3. What is the total number of atoms in 0.260 mol of glucose, C6H12O6?

4. Determine the mass in grams of each of the following: Concept of mole 4. Determine the mass in grams of each of the following: a.     1.35 mol Fe b.     24.5 mol O c.       0.876 mol Ca d.     1.25 mol Ca3(PO4)2 e.      0.625 mol Fe(NO3)3 f.       0.600 mol C4H10 g.     1.45 mol (NH4)2CO3

5. Calculate the number of moles of each compound: Concept of mole 5. Calculate the number of moles of each compound: a.   21.5 g CaCO3 b.   1.56 g NH3 c.   16.8 g Sr(NO3)2 d.   6.98 g Na2CrO4