Kemia imejengwa juu ya seti ndogo ya kushangaza ya kanuni za msingi. Jifunze haya na unaweza kutatua matatizo mengi ya A-Level, AP, na mwaka wa kwanza wa chuo kikuu. Mwongozo huu unashughulikia milinganyo muhimu zaidi - inachomaanisha, jinsi ya kuzitumia, na makosa ambayo wanafunzi hufanya mara nyingi.
Mole na Molarity
Kila kitu katika kemia ya kiasi huanza na mole. Mole moja ya kitu chochote ina chembe 6.022 × 10²³ (nambari ya Avogadro). Uhusiano kati ya molekuli, moles na molekuli ya molar ni:
n = m / M
Ambapo n ni fuko, m ni uzito katika gramu, na M ni molekuli ya molar katika g/mol (inayopatikana kwa muhtasari wa wingi wa atomiki kutoka kwa jedwali la upimaji).
Molarity huongeza hii kwa suluhisho:
M = n / V
Mkusanyiko katika mol/L ni sawa na moles iliyogawanywa kwa kiasi katika lita. Suluhisho la 0.1 M la NaCl lina moles 0.1 za kloridi ya sodiamu kwa lita moja ya suluhisho.
Kosa la kawaida: Wanafunzi mara nyingi husahau kubadilisha sauti hadi lita kabla ya kugawa. 500 ml ni 0.5 L, sio 500.
Mfumo wa Dilution
Unapoongeza kutengenezea kwenye suluhisho, moles za solute hukaa sawa ingawa mkusanyiko hupungua:
C₁V₁ = C₂V₂
Mfano: Una mililita 50 za myeyusho wa 2 M HCl na unahitaji 0.5 M HCl. Unahitaji sauti gani ya mwisho?
2 × 50 = 0.5 × V₂
V₂ = 200 mL
Ongeza 150 ml ya maji kwa 50 ml ya awali. Daima ongeza asidi kwenye maji - usibadilishe kinyume - ili kuondoa joto kwa usalama.
Sheria za Gesi
Sheria tatu za kawaida za gesi zinachanganya katika mlingano mmoja wenye nguvu:
P₁V₁ / T₁ = P₂V₂ / T₂
Hii ndio sheria ya gesi iliyojumuishwa, na kwa kushikilia kigeu kimoja mara kwa mara unapata kila sheria ya mtu binafsi:
| Sheria | Mara kwa mara | Uhusiano |
|---|---|---|
| ya Boyle | Halijoto | P₁V₁ = P₂V₂ |
| cha Charles | Shinikizo | V₁/T₁ = V₂/T₂ |
| Gay-Lussac's | Kiasi | P₁/T₁ = P₂/T₂ |
Sheria muhimu: Halijoto lazima liwe katika Kelvin kila wakati. Badilisha kwa kutumia K = °C + 273.15. Kutumia Celsius ni mojawapo ya makosa ya kawaida ya mtihani.
Kwa Sheria Bora ya Gesi katika seti moja ya masharti:
PV = nRT
Ambapo R = 8.314 J/mol·K (au 0.08206 L·atm/mol·K). Tumia thamani ya pili wakati shinikizo liko katika angahewa na kiasi katika lita.
Stoichiometry: Mbinu ya Uwiano wa Mole
Stoichiometry hubadilisha kati ya wingi wa viitikio na bidhaa kwa kutumia milinganyo iliyosawazishwa. Njia daima ni sawa na hatua nne:
- Sawazisha mlinganyo
- Badilisha uzito uliopewa → fuko (gawanya kwa wingi wa molar)
- Kipimo kwa kutumia uwiano wa mole kutoka kwa mlinganyo
- Badilisha nyuma → wingi (zidisha kwa molekuli ya molar)
Mfano: Je, ni gramu ngapi za maji hutengenezwa wakati 18 g ya H₂ humenyuka kwa O₂ ya ziada?
2H₂ + O₂ → 2H₂O
- 18 g H₂ ÷ 2 g/mol = 9 mol H₂
- Uwiano ni 2:2, hivyo 9 mol H₂ → 9 mol H₂O
- 9 mol × 18 g/mol = 162 g H₂O
Asilimia ya Mavuno
Miitikio ya kweli kamwe haitoi mavuno 100% kutokana na miitikio ya kando, ubadilishaji usio kamili, na kushughulikia hasara:
% yield = (actual yield / theoretical yield) × 100
Ikiwa stoichiometry yako inatabiri 162 g ya maji lakini unakusanya 145 g:
% yield = (145 / 162) × 100 = 89.5%
Sheria ya Enthalpy na Hess
Mabadiliko ya Enthalpy (ΔH) hupima joto iliyotolewa au kufyonzwa kwa shinikizo la mara kwa mara. Kwa calorimetry:
q = m × c × ΔT
Ambapo c kwa maji = 4.18 J/g·°C.
Sheria ya Hess inasema kuwa ΔH haitegemei njia - unaweza kuongeza milinganyo (na thamani zake za ΔH) ili kupata enthalpy ya majibu ambayo huwezi kupima moja kwa moja. Ukigeuza mlinganyo, badilisha ishara ya ΔH. Ukizidisha kwa kipengele, zidisha ΔH kwa kipengele sawa.
Gibbs Bure Nishati
Equation moja yenye nguvu zaidi katika thermodynamics:
ΔG = ΔH - TΔS
- ΔG < 0: Mwitikio ni wa hiari (huendelea bila nishati iliyoongezwa)
- ΔG > 0: Isiyo ya hiari (inahitaji uingizaji wa nishati)
- ΔG = 0: Mfumo uko kwenye usawa
Mwingiliano kati ya enthalpy na entropy unamaanisha halijoto huamua kutoweka wakati ΔH na TΔS zinapoelekeza pande tofauti.
| ΔH | ΔS | Ya hiari? |
|---|---|---|
| − | + | Daima |
| + | − | Kamwe |
| − | − | Kwa kiwango cha chini cha T |
| + | + | Tu kwa kiwango cha juu cha T |
Usawa wa Mara kwa mara
Kwa majibu inayoweza kubadilishwa aA + bB ⇌ cC + dD:
Kc = [C]ᶜ[D]ᵈ / [A]ᵃ[B]ᵇ
- Kc >> 1: Bidhaa zinazopendelewa (mwitikio unakaribia kukamilika)
- Kc << 1: Viitikio vinavyopendelewa (haswa aina za bidhaa)
- Yabisi safi na vimiminiko havijajumuishwa kwenye usemi
kiasi cha majibu Q kina muundo sawa na Kc lakini hutumia viwango vyovyote, si thamani za usawa. Ikiwa Q < Kc, majibu yanaendelea mbele; ikiwa Q & gt; Kc, inarudi nyuma.
Henderson-Hasselbalch kwa Vipunguzi
Vihifadhi hupinga mabadiliko ya pH kwa kuwa na asidi dhaifu na msingi wake wa kuunganisha:
pH = pKa + log([A⁻] / [HA])
Wakati [A⁻] = [HA] (viwango sawa), kumbukumbu(1) = 0, hivyo pH = pKa. Hiki ndicho kituo cha kati cha safu ya kufanya kazi ya bafa. Vihifadhi hufanya kazi kwa ufanisi ndani ya ±1 pH kitengo cha pKa.
Damu hutumia mfumo wa asidi ya kaboni / bicarbonate (pKa 6.1) kudumisha pH 7.4 - mfano wa Henderson-Hasselbalch yenye uwiano mahususi wa [A⁻]/[HA] wa takriban 20:1.
Mlinganyo wa Nernst
Voltage ya seli chini ya hali zisizo za kawaida:
E = E° - (0.0592/n) × log Q (at 25°C)
Ambapo n ni elektroni kuhamishwa na Q ni mgawo wa majibu. Betri inapotoka, Q huongezeka na E hupungua - hatimaye hufikia sifuri baada ya kutokwa kabisa.
Nambari Muhimu za Kukariri
| Mara kwa mara | Thamani |
|---|---|
| Nambari ya jina la Avogadro | 6.022 × 10²³ /mol |
| Kudumu kwa gesi R | 8.314 J/mol·K |
| Faraday mara kwa mara F | 96,485 C/mol |
| Kasi ya mwanga c | 3.00 × 10⁸ m/s |
| Kw (maji, 25°C) | 1.0 × 10⁻¹⁴ |
Kuweka Yote Pamoja
Tabia muhimu zaidi katika kemia ni kufuatilia kitengo. Andika kila kitengo katika kila hatua. Wakati vitengo vinaghairi kwa usahihi, njia hiyo karibu ni sawa. Wasipoghairi, utapata hitilafu kabla ya kupoteza alama.
Tumia Kikokotoo chetu cha Molarity, Kikokotoo cha Stoichiometry, Gibbs Free Energy Calculator, na [Henderson-Hasselbalch Calculator](/enbalchworking.