Navade in preverjanja pri reševanju kemijskih nalog

V vprašanju poiščite iskano količino in njeno enoto

Preden se dotaknete kalkulatorja, poiščite poved, ki nekaj zahteva, in cilj zapišite kot količino z enoto, na primer debelina folije, v cm. Zapisan cilj vas obvaruje pred tem, da bi se ustavili pri vmesni vrednosti, na primer pri molih, ko vprašanje zahteva grame.

Nato naštejte vsako podano količino z enoto in veljavnimi števkami ter označite, katera števila so natančna. Prešteti predmeti in določena razmerja, kot sta 1 L = 1000 mL ali koeficienti v uravnoteženi enačbi, so natančni in ne omejujejo natančnosti. Upoštevajte tudi implicitne informacije: presežek kisika pove, kateri reaktant ni omejujoč.

Na koncu poimenujte razmerje, ki povezuje podane količine s ciljem: gostoto, molsko maso, molsko razmerje ali molarnost. Če nobenega ne morete poimenovati, ponovno preberite vprašanje; več računanja ne zapolni manjkajoče ideje.

Enote prenašajte skozi vsak korak

Poleg vsakega števila, tudi vmesnih rezultatov, zapišite enoto in enote sproti krajšajte. To je dimenzijska analiza, uporabljena kot tekoče preverjanje: če preostale enote niso enote cilja, je postavitev napačna, ne glede na to, kako verjetno je videti število. Obrnjen pretvorbeni faktor se pokaže takoj, ker g × (g/mol) pusti g²/mol, kar ni količina ničesar.

Bodite izrecni glede predpon. Zapis 25.0 mL kot 0.0250 L pred uporabo molarnosti v mol/L odpravi napako s faktorjem 1000, ki jo je sicer lahko spregledati.

Kadar nastopa več snovi, naj bo njena identiteta del enote: mol AgNO₃ in mol Ag sta različni količini, z oznakami pa je korak molskega razmerja težko preskočiti.

Najprej ocenite, nato primerjajte s kalkulatorjem

Vsako podano vrednost zaokrožite na eno ali dve veljavni števki in račun naredite miselno. Ocena potrebuje le pravo potenco desetice in približno pravo prvo števko. Zapišite jo, preden izračunate natančno vrednost.

Nato primerjajte. Razlika desetkratnika ali več kaže na napako v predponi, napako pri vnosu znanstvenega zapisa ali obrnjeno razmerje. Majhen celoštevilski faktor, kot sta 2 ali 3, kaže na molska razmerja ali indekse. Ujemanje ne dokazuje, da je odgovor pravilen, neujemanje pa pokaže, da je nekaj narobe.

Dodajte fizikalno preverjanje smiselnosti, kjer obstaja. Mase, prostornine, koncentracije in absolutne temperature so pozitivne. Odstotni izkoristek ne more presegati 100 % za čist, suh produkt. Razredčena raztopina je manj koncentrirana kot izhodna.

Rešen primer: debelina lista aluminijaste folije

Pravokoten kos aluminijaste folije meri 30.5 cm krat 22.0 cm in ima maso 4.37 g. Gostota aluminija je 2.70 g/cm³. Kako debela je folija? Cilj je debelina v cm. Razmerji sta prostornina = masa ÷ gostota in za tanko ploščo prostornina = dolžina × širina × debelina.

Ocena: 4.4 g ÷ 2.7 g/cm³ je približno 1.6 cm³, ploščina pa je približno 30 cm × 22 cm ≈ 660 cm². Debelina je potem približno 1.6 cm³ ÷ 660 cm² ≈ 0.0024 cm.

Izračun: V = 4.37 g ÷ 2.70 g/cm³ = 1.6185 cm³, dodatne števke za zdaj obdržite. A = 30.5 cm × 22.0 cm = 671 cm². t = 1.6185 cm³ ÷ 671 cm² = 0.002412 cm. Vsaka izmerjena vrednost ima tri veljavne števke, zato zapišite t = 2.41 × 10⁻³ cm, kar je 24.1 µm. Enote se pokrajšajo v cm, rezultat pa se ujema z oceno.

Smiselnost: 24.1 µm je precej tanjše od lista papirja, kar ustreza obnašanju folije. Odgovor 2.41 cm bi tem preizkusu takoj odpovedal.

Rešen primer: štetje atomov v kocki sladkorja

Koliko atomov ogljika je v kocki sladkorja z maso 4.20 g, če jo obravnavamo kot čisto saharozo, C₁₂H₂₂O₁₁? Cilj je število atomov C. Pot je: grami saharoze → moli saharoze → molekule saharoze → atomi ogljika. Pot zapišite pred računanjem; vsaka puščica je en pretvorbeni faktor.

Molska masa, z IUPAC standardnimi atomskimi masami, zaokroženimi na dve decimalki (C 12.01, H 1.01, O 16.00): 12(12.01) + 22(1.01) + 11(16.00) = 144.12 + 22.22 + 176.00 = 342.34 g/mol. Ocena: 4 g ÷ 340 g/mol ≈ 0.012 mol; 0.012 mol × 6 × 10²³ mol⁻¹ ≈ 7 × 10²¹ molekul; × 12 ≈ 8 × 10²² atomov ogljika.

Izračun: 4.20 g × (1 mol / 342.34 g) = 0.012269 mol saharoze. 0.012269 mol × 6.022 × 10²³ molekul/mol = 7.388 × 10²¹ molekul. 7.388 × 10²¹ molekul × 12 atomov C/molekulo = 8.866 × 10²² atomov C, zapisano kot 8.87 × 10²², ker ima 4.20 g tri veljavne števke. Število 12 je natančno, molska masa in Avogadrova konstanta pa imata več števk kot masa. Ocena se ujema.

Če bi množino snovi že v prvem koraku zaokrožili na 0.01 mol, bi dobili 7.23 × 10²², kar je približno 18 % premalo. Dodatne števke prenašajte skozi vmesne korake in zaokrožite enkrat, na koncu.

Večstopenjske naloge uredite kot zemljevid količin

Pri nalogah s tremi ali več koraki pred računanjem skicirajte zemljevid: polja za količine (masa A, moli A, moli B) in puščice, označene z razmerjem, ki jih povezuje (molska masa, molsko razmerje). Zemljevid loči odločanje, kaj narediti, od računanja.

Delajte naprej od podanih količin ali nazaj od cilja, odvisno od tega, kje je manj razvejitev. Razmišljanje nazaj pomaga, ko naloga poda veliko podatkov: vprašajte se, kaj bi potrebovali za izračun cilja, nato kaj bi potrebovali za to, dokler ne pridete do podanih količin.

Naj bo ena pretvorba v eni vrstici, z enotami in oznakami snovi, da lahko napačen odgovor izsledite do koraka, ki je spodletel.

• Zapišite iskano količino z njeno enoto.
• Poimenujte vsako razmerje in skicirajte pot od podanih količin do cilja.
• Ocenite odgovor na eno veljavno števko.
• Izračunajte in v vmesnih rezultatih prenašajte dodatne števke.
• Zaokrožite enkrat, na koncu, na pravilno število veljavnih števk.
• Primerjajte z oceno in preverite fizikalno smiselnost.

Pogoste napake in preverjanja, ki jih ujamejo

Spodnje napake so pogoste pri splošni kemiji in vsaka ima hitro preverjanje, ki ne zahteva ponovnega reševanja celotne naloge.

Ko v svojem delu najdete napako, zapišite, katera navada bi jo ujela, in svojemu najpogostejšemu vzorcu vsakič namenite premišljeno preverjanje.

• Ustavljanje pri vmesni količini, na primer navedba molov, ko so bili vprašani grami. Preverjanje: primerjajte končno enoto s ciljem, ki ste ga zapisali na začetku.
• Vnos 6.022 × 10²³ kot 6.022 × 10 EE 23, kar kalkulator prebere kot 6.022 × 10²⁴. Preverjanje: tipko EE ali EXP pritisnite neposredno za 6.022 in primerjajte potenco desetice z oceno.
• Mešanje mL in L v izračunu, ki uporablja mol/L. Preverjanje: enote se ne pokrajšajo v cilj.
• Obračanje pretvorbenega faktorja. Preverjanje: preostale enote, kot je g²/mol.
• Zaokroževanje vmesnih rezultatov. Preverjanje: ponovite zadnji korak z nezaokroženimi vrednostmi; če se zapisane števke spremenijo, prenašajte več števk.
• Dovoljevanje, da natančno število, kot je koeficient ali 12 atomov ogljika v saharozi, omeji veljavne števke.
• Sprejemanje fizikalno nemogoče vrednosti, kot so negativna masa, odstotni izkoristek nad 100 % ali koncentracija, ki se pri redčenju poveča.