Навике и провере при решавању хемијских задатака

Прочитајте питање тражећи циљну величину и њену јединицу

Пре него што дотакнете калкулатор, нађите реченицу која нешто тражи и напишите циљ као величину са јединицом, на пример дебљина фолије, у cm. Написан циљ спречава да застанете на међувредности, као што су молови, када питање тражи граме.

Затим наведите сваку задату величину са њеном јединицом и значајним цифрама и означите који су бројеви егзактни. Избројани објекти и дефинисани односи, као што су 1 L = 1000 mL или коефицијенти у уравнотеженој једначини, егзактни су и не ограничавају прецизност. Забележите и подразумеване информације: вишак кисеоника говори вам који реактант не ограничава.

Најзад, именујте однос који повезује задате величине са циљем: густину, моларну масу, молски однос или моларност. Ако не можете да именујете ниједан, поново прочитајте питање; више рачунања неће попунити недостајућу идеју.

Носите јединице кроз сваки корак

Поред сваког броја, укључујући међурезултате, напишите јединицу и скраћујте јединице у ходу. То је димензиона анализа примењена као текућа провера: ако јединице које преживе нису јединице циља, постављање је погрешно, ма колико број изгледао уверљиво. Обрнут фактор конверзије одмах се види, јер g × (g/mol) оставља g²/mol, што није количина ничега.

Будите изричити у вези са префиксима. Писање 25.0 mL као 0.0250 L пре употребе моларности у mol/L уклања грешку од фактора 1000 коју је иначе лако пропустити.

Када се јавља више од једне супстанце, учините њен идентитет делом јединице: mol AgNO₃ и mol Ag су различите величине, а њихово означавање отежава прескакање корака са молским односом.

Прво процените, па упоредите са калкулатором

Сваку задату вредност заокружите на једну или две значајне цифре и обавите рачун у глави. Процена захтева само исправан степен броја десет и отприлике исправну водећу цифру. Запишите је пре израчунавања тачне вредности.

Затим упоредите. Разлика од фактора десет или више указује на грешку у префиксу, грешку у уносу научног записа или однос примењен наопако. Мали цео фактор као што је 2 или 3 указује на молске односе или индексе. Слагање не доказује да је одговор тачан, али неслагање показује да нешто није у реду.

Додајте проверу физичке разумности где она постоји. Масе, запремине, концентрације и апсолутне температуре су позитивне. Проценат приноса не може прећи 100% за чист, сув производ. Разблажен раствор је мање концентрован од свог основног раствора.

Решени пример: дебљина листа алуминијумске фолије

Правоугаони комад алуминијумске фолије мери 30.5 cm са 22.0 cm и има масу 4.37 g. Густина алуминијума је 2.70 g/cm³. Колико је дебела фолија? Циљ је дебљина у cm. Односи су запремина = маса ÷ густина и, за танку плочу, запремина = дужина × ширина × дебљина.

Процена: 4.4 g ÷ 2.7 g/cm³ је око 1.6 cm³, а површина је око 30 cm × 22 cm ≈ 660 cm². Дебљина је тада око 1.6 cm³ ÷ 660 cm² ≈ 0.0024 cm.

Рачун: V = 4.37 g ÷ 2.70 g/cm³ = 1.6185 cm³, уз задржавање додатних цифара за сада. A = 30.5 cm × 22.0 cm = 671 cm². t = 1.6185 cm³ ÷ 671 cm² = 0.002412 cm. Свака измерена вредност има три значајне цифре, па наведите t = 2.41 × 10⁻³ cm, што је 24.1 µm. Јединице се скраћују до cm, а резултат се слаже са проценом.

Разумност: 24.1 µm је много тање од листа папира, што одговара понашању фолије. Одговор од 2.41 cm одмах би пао на овој провери.

Решени пример: бројање атома у коцки шећера

Колико атома угљеника има у коцки шећера од 4.20 g, ако је третирамо као чисту сахарозу, C₁₂H₂₂O₁₁? Циљ је број атома C. Пут је грамови сахарозе → молови сахарозе → молекули сахарозе → атоми угљеника. Напишите пут пре рачунања; свака стрелица је један фактор конверзије.

Моларна маса, користећи IUPAC стандардне атомске тежине заокружене на две децимале (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. Процена: 4 g ÷ 340 g/mol ≈ 0.012 mol; 0.012 mol × 6 × 10²³ mol⁻¹ ≈ 7 × 10²¹ молекула; × 12 ≈ 8 × 10²² атома угљеника.

Рачун: 4.20 g × (1 mol / 342.34 g) = 0.012269 mol сахарозе. 0.012269 mol × 6.022 × 10²³ молекула/mol = 7.388 × 10²¹ молекула. 7.388 × 10²¹ молекула × 12 атома C по молекулу = 8.866 × 10²² атома C, наведено као 8.87 × 10²² јер 4.20 g има три значајне цифре. Број 12 је егзактан, а моларна маса и Авогадрова константа имају више цифара од масе. Процена се слаже.

Заокруживање количине на 0.01 mol већ у првом кораку дало би 7.23 × 10²², око 18% премало. Носите додатне цифре кроз међукораке и заокружите једном, на крају.

Организујте задатке са много корака као мапу величина

За задатке са три или више корака скицирајте мапу пре рачунања: кутије за величине (маса A, молови A, молови B) и стрелице означене односом који их повезује (моларна маса, молски однос). Мапа раздваја одлучивање шта радити од самог рачунања.

Радите унапред од задатих величина или уназад од циља, према томе шта има мање грана. Расуђивање уназад помаже када задатак даје много података: запитајте се шта вам треба да израчунате циљ, затим шта вам треба да то добијете, све док не стигнете до задатих величина.

Држите по једну конверзију у реду, са јединицама и ознакама супстанци, да би се погрешан одговор могао пратити до корака у којем је настала грешка.

• Напишите циљну величину са њеном јединицом.
• Именујте сваки однос и скицирајте пут од задатих величина до циља.
• Процените одговор на једну значајну цифру.
• Израчунајте, носећи додатне цифре у међурезултатима.
• Заокружите једном, на крају, на исправан број значајних цифара.
• Упоредите са проценом и проверите физичку разумност.

Уобичајене грешке и провере које их хватају

Наведене грешке су честе у општој хемији, а свака има кратку проверу која не захтева да се цео задатак ради изнова.

Када у сопственом раду пронађете грешку, забележите која би навика могла да је ухвати и свом најчешћем обрасцу грешке посветите намерну проверу сваки пут.

• Заустављање на међувеличини, на пример навођење молова када су тражени грами. Провера: упоредите коначну јединицу са циљем који сте записали на почетку.
• Куцање 6.022 × 10²³ као 6.022 × 10 EE 23, што калкулатор чита као 6.022 × 10²⁴. Провера: притисните EE или EXP директно после 6.022 и упоредите степен броја десет са проценом.
• Мешање mL и L у прорачуну који користи mol/L. Провера: јединице се не скраћују до циља.
• Обртање фактора конверзије. Провера: преостале јединице као што је g²/mol.
• Заокруживање међурезултата. Провера: поновите последњи корак са незаокруженим вредностима; ако се наведене цифре промене, носите више цифара.
• Допуштање да егзактан број, као што је коефицијент или 12 атома угљеника у сахарози, ограничи значајне цифре.
• Прихватање физички немогуће вредности, као што је негативна маса, проценат приноса изнад 100% или концентрација која расте при разблаживању.