Basiskennis chemie 2/Reactievergelijking gebruiken zeep maken

Zeep maken

Voor de bereiding van zeep (natriumstearaat) uit vet (glyceroltristearaat) geldt de volgende reactie:

glyceroltristearaat	+	3 natriumhydroxide	geeft	3 natriumstearaat	+	glycerol
${\ce {C57H110O6}}$	+	${\ce {3 NaOH}}$	${\ce {\longrightarrow }}$	${\ce {3 C17H35COONa}}$	+	${\ce {C3H8O3}}$

Je hebt 2,00 kg glycoltristearaat. Hoeveel gram natriumhydroxide heb je nodig om hier allemaal zeep van te maken?

Zeep maken

De reactievergelijking hierboven geeft aan hoeveel moleculen tristearaat reageren met welk aantal moleculen natriumhydroxide. Dat gaat dus over aantallen deeltjes. In de chemie tellen we deeltjes per mol. De algemene rekenregel is:

Moet je iets over een stof zeggen en heb je gegevens van een andere stof dan:

Heb je een reactievergelijking nodig en
moet je via het aantal mol rekenen.

Begin met wat er gevraagd wordt.

Rekenregel

De massa natriumhydroxide wordt gevraagd. Hierboven is aangegeven dat je via het aantal mol moet rekenen. In de formule voor de molaire massa kom je massa en aantal mol tegen. De derde grootheid, de molaire massa, kun je in tabellenboeken vinden. Via het ombouwen van de definitie voor de molaire massa vind je:

{\ce {M_{NaOH}\ =\ {\frac {m_{NaOH}}{n_{NaOH}}}\ \Longrightarrow \ m_{NaOH}\ =\ n_{NaOH}\times M_{NaOH}}}

Massa NaOH

Deze vergelijking kun je uitrekenen als je het aantal mol ( ${\ce {n_{NaOH}}}$ ) weet. In de reactievergelijking zie je de stof waar je iets over moet zeggen (de NaOH) en de stof waar je wat van weet (het glyceroltristearaat). In formule-vorm kun je dat noteren als:	${\ce {n_{NaOH}}}$	${\ce {=}}$	${\ce {?}}$	${\ce {\times }}$	${\ce {n_{glyceroltristearaat}}}$
Invullen van de reactiecoëfficiënten uit de reactievergelijking in deze uitdrukking voor het aantal mol geeft:	${\ce {3}}$	${\ce {=}}$	${\ce {?}}$	${\ce {\times }}$	${\ce {1}}$
Dit levert alleen een gelijkheid op als de plek van het vraagteken een 3 bevat.:	${\ce {3}}$	${\ce {=}}$	${\ce {3}}$	${\ce {\times }}$	${\ce {1}}$
zodat de bovenst vergelijking van deze groep overgaat in:	${\ce {n_{NaOH}}}$	${\ce {=}}$	${\ce {3}}$	${\ce {\times }}$	${\ce {n_{glyceroltristearaat}}}$

De laatste vergelijking kun je uitrekenen als je het aantal mol glyceroltristearaat weet. Daar weet je de massa van. Een vergelijking die de relatie legt tussen massa en aantal mol is die voor de molaire massa:

{\ce {M_{glyceroltristearaat}\ =\ {\frac {m_{glyceroltristearaat}}{n_{glyceroltristearaat}}}\ \Longrightarrow \ n_{glyceroltristearaat}\ =\ {\frac {m_{glyceroltristearaat}}{M_{glyceroltristearaat}}}}}

Omdat je de molecvuulformule van glyceroltristearaat weet ( ${\ce {C57H110O6}}$ ) kun je de molaire massa uitrekenen:

{\ce {M_{C57H110O6}\ =\ 57\times 12,01\ +\ 110\times 1,008\ +\ 6\times 16,00\ =\ 891,45{\frac {gram}{mol}}}}

M_{glyceroltristearaat}

Deze waarde kun je vervolgens gebruiken om het aantal mol glyceroltristearaat uit te rekenen. Houdt er rekening mee dat je het aantal kilogram glyceroltristearaat om moet zetten in grammen!

{\ce {n_{glyceroltristearaat}\ = \ {\frac {2000 gram}{891.45 {\frac {gram}{mol}}}}\ = \ 2,243535812 mol}}

(meer cijfers gaf Excel niet)

Voor de eenheden geldt:delen door een breuk is verenigvuldigen met et omgekeerde.

n_{glyceroltristearaat}

Deze waarde kun je nu gebruiken om het aantal mol natriumhydroxide uit te rekenen:

{\ce {n_{NaOH}\ =\ 3\times 2,243535812mol\ =\ 6,730307437mol}}

(Excel geeft nog steeds niet meer cijfers. De vorige waarde is direct gebruikt en niet overgetypt om dit resultaat te berekenen.)

n_NaOH

De laatste stap is het uitrekenen van de massa NaOH. De molaire massa komt uit een tabellenboek.

{\ce {m_{NaOH}\ =\ n_{NaOH}\times M_{NaOH}\ =\ (6,730307437mol)\times (40,00{\frac {gram}{mol}})\ =\ 269,2242975gram}}

m_NaOH

In de hierboven aangegeven massa zijn alle cijfers weergegeven die het rekenprogramma, en misschien ook je rekenmachine, kan produceren. De beste weegschalen zijn echter maar in staat nauwkeurig te wegen tot en met het vierde cijfer achter de komma. Daarnaast is het ook nog eens zo dat de massa van het glyceryltristearaat maar in drie cijfers significant is aangegeven. Het antwoord wordt hier dus ook in drie significante cijfers gegeven: 269 gram. Dat met dank aan de rekenmachine, maar meer cijfers gebruik je niet.

Uiteindelijk antwoord
Significante cijfers.

In bovenstaand voorbeeld is de stof waarover iets gevraagd wordt een reactant. Ook het gegeven heeft met een reactant te maken. Ook als een van de twee een product van de reactie is, werkt de rekenmethode.