Kalkulator chemiczny

Wpisz poprawny wzór chemiczny substancji.

• Wielkość liter nie ma żadnego znaczenia. Wzór i tak zostanie sparsowany.
• Akceptowane i poprawnie interpretowane są nawiasy okrągłe i kwadratowe.
• Jeżeli chcesz policzyć masę molową hydratu, to dodaj do wzoru odpowiednią liczbę cząsteczek wody (np. CuSO4∙5H20 —> cuso4(h2o)5).
• Jeżeli wzór okaże się niejednoznaczny zostanie policzona masa molowa dla wszystkich możliwych przypadków (np. „co” może oznaczać zarówno cząsteczkę tlenku węgla(II) jak i atom kobaltu).

W przypadku wielu wyników są one posortowane w rosnącej kolejności mas. Kalkulator nie weryfikuje sensowności podawanego wzoru, a spośród podanych wyników wybór właściwego wzoru zostawiony jest użytkownikowi.

Tu pojawią się wyniki.

Dla wszystkich danych należy wskazać w jakich jednostkach jest wprowadzana. Domyślnie zaznaczone są jednostki najczęściej występujące w zadaniach (hPa, °C i mole).

Zakres akceptowanych danych:

• Ciśnienie – liczba dodatnia.
• Objętość – liczba dodatnia.
• Temperatura – dla jednostki „K” - liczba dodatnia; dla jednostki „°C” - liczba większa od –273,15; dla jednostki „°F” - liczba większa od –459,67.
• Liczność gazu – liczba dodatnia; jeżeli wybrana została jednostka masy („g”), obowiązkowo należy podać również masę molową.
• Masa molowa – liczba dodatnia nie większa niż 200; pole dodatkowe opisane poniżej.

Reguły dotyczące pola „Masa molowa”:

• Jeżeli podawa jest masa gazu, a do obliczenia są ciśnienie, objętość lub temperatura – pole jest obowiązkowe.
• Jeżli do obliczenia jest liczność, to możesz dodatkowo podać jedno z pól - masę (pamiętaj aby ustawić jednostkę – gramy) lub masę molową, a obliczona zostanie druga z tych wartości.

Poniżej przykład zadania, które wykorzystuje zaawansowane możliwości kalkulatora, co pozwala wyznaczyć masę molową gazu.

Tu pojawią się wyniki.

Wypełnij dokładnie dwa pola z trzech. Koniecznie wskaż, co chcesz policzyć liczysz.

• Stężenie – procentowe (liczba dodatnia nie większa niż 100) lub molowe (liczba dodatnia nie większa niż 50).
• Gęstość – liczba dodatnia nie większa niż 25.
• Masa molowa – liczba dodatnia nie większa niż 1000.
• Pola w dolnym wierszu: masa, liczba moli lub objętość – liczba dodatnia.

Wszystkie wielkości należy podawać w jednostkach wskazanych w tabeli. Wyniki podawane są z dokładnością do czterech cyfr znaczących.

Tu pojawią się wyniki.

Kalkulator przyjmuje tylko dane mające sens fizyczny. Przykładowo: z punktu widzenia programu nie ma znaczenia czy użytkownik w ogóle nie wypełni pola „stężenie procentowe”, czy wpisze w nim jakąś wartość nieliczbową (np. jakiś wyraz), czy wpisze w nim liczbę większą od 100. Takie pole będzie zignorowane – czyli potraktowane jako niewypełnione.

Zakres akceptowanych danych:

• Masa molowa – liczba z przedziału domkniętego od 2 do 1000.
• Gęstość – liczba dodatnia nie większa niż 5.
• Stężenie procentowe – liczba dodatnia nie większa niż 100.
• Stężenie molowe – liczba dodatnia nie większa niż 40.

Wszystkie wielkości należy podawać w jednostkach wskazanych w tabeli.

Tu pojawią się wyniki.

Porcja roztworu – w przypadku stężenia procentowego jest to masa roztworu, a w przypadku stężenia molowego jest to objętość roztworu

W przypadku mieszania dwóch roztworów kalkulator wylicza porcję i stężenie roztworu wynikowego lub jednego z roztworów składowych. Jeżeli znane są stężenia wszystkich roztworów, to kalkulator umożliwia wyliczenie porcji dwóch z nich (albo dwóch roztworów składowych, albo roztworu składowego i wynikowego).

Kalkulator pozwala też wykonywać obliczenia w przypadku zatężania roztworu czystą substancją (tylko dla stężeń procentowych) – należy stężenie procentowe jednego z roztworów składowych ustalić na 100%. Analogicznie umożliwia też obliczenia dla rozcieńczania roztworów czystym rozpuszczalnikiem (dla obu rodzajów stężeń) – należy stężenie jednego z roztworów składowych ustalić na 0.

Kalkulator nie uwzględnia kontrakcji objętości przy mieszaniu roztworów!

1. W jakich jednostkach wprowadzisz dane – w takich otrzymasz wynik.
   Na przykład: masę roztworu możesz podawać w gramach lub kilogramach, objętość w cm³ lub dm³, a stężenie molowe w mol/dm³ lub mmol/dm³; tylko stężenie procentowe siłą rzeczy zawsze podajemy w %.
2. Wybrane jednostki stosuj konsekwentnie dla wszystkich pól w wierszu.
3. Porcja roztworu – powinna być zawsze liczbą nieujemną.
4. Stężenie – w przypadku stężenie procentowego liczba nieujemna nie większa niż 100, a w przypadku stężenia molowego nie większa niż 40.

Tu pojawią się wyniki.

Scenariusze (w każdym wariancie muszą być wypełnione współczynniki stechiometryczne soli):

1. Wpisany sam iloczyn rozpuszczalności – liczone są stężenia jonów i rozpuszczalność molowa.
2. Wpisana sama rozpuszczalność molowa – liczone są stężenia jonów i iloczyn rozpuszczalności.
3. Wpisane samo stężenie jednego z jonów – liczone są stężenie drugiego jonu, iloczyn rozpuszczalności i rozpuszczalność.
4. Scenariusz 1, 2 lub 3 z dodatkowo wpisaną masą molową albo rozpuszczalnością w gramach na 100 gram wody – liczone są wszystkie parametry roztworu.
5. Wpisana masa molowa oraz rozpuszczalność w gramach na 100 gram wody – liczone są wszystkie parametry roztworu.
6. Wpisany iloczyn rozpuszczalności i stężenie jednego z jonów – liczone są stężenie drugiego jonu i rozpuszczalność molowa (w warunkach nadmiaru jednego jonu).
7. Wpisana rozpuszczalność molowa (w warunkach nadmiaru jednego jonu) i stężenie jednego z jonów – liczone są stężenie drugiego jonu i iloczyn rozpuszczalności.
8. Scenariusz 7 lub 8 z dodatkowo wpisaną masą molową albo rozpuszczalnością w gramach na 100 gram wody – liczone są wszystkie parametry roztworu (w warunkach nadmiaru jednego jonu).
9. Wpisana masa molowa, rozpuszczalność w gramach na 100 gram wody i stężenie jednego z jonów – liczone są wszystkie parametry roztworu (w warunkach nadmiaru jednego jonu).

W scenariuszach 7, 8 i 9 narzucone stężenie jonu musi być wyższe niż stężenie tego jonu nad osadem w wodzie destylowanej (np. badanie rozpuszczalności PbSO₄ w 0,1 M Na₂SO₄; narzucone stężenie SO₄^2– wynosi 0,1 M i jest dużo wyższe niż wartość stężenia SO₄^2– nad osadem w wodzie destylowanej – ok. 1,26∙10^–4 M). Rozpuszczalność jest obliczana w warunkach wskazanego nadmiaru jonów i nie jest ona tożsama z rozpuszczalnością tej soli w wodzie destylowanej.

Uwaga! Kalkulator nie uwzględnia protolizy i kompleksowania na rozpuszczalność osadów! W przypadku gdy anionem jest reszta kwasowa słabego kwasu lub ligand tworzący z wybranem kationem metalu związki kompleksowe, to rzeczywista rozpuszczalność jest wyższa. Szczególnie należy zwracać na to uwagę przy stosowaniu nadmiaru anionów. W przyszłości planowana jest budowa kalkulatora uwzględniającego te zjawiska.

1. współczynniki stechiometryczne – liczby całkowite dodatnie nie większe niż 10.
2. K_SO – liczba dodatnia nie większa niż 1.
3. pK_SO – liczba dodatnia nie większa niż 50.
4. stężenia jonów – liczba dodatnia nie większa niż 1.
5. masa molowa – liczba dodatnia nie większa niż 1000.
6. rozpuszczalność molowa – liczba dodatnia nie większa niż 1.
7. rozpuszczalność w gramach na 100 gram wody – liczba dodatnia mniejsza niż 100.

Tu pojawią się wyniki.

Dla ułatwienia obsługi kalkulator akceptuje stałą dysocjacji oraz odczyn zarówno w postaci naturalnej (K_a lub K_b oraz [H⁺] lub [OH^–]) jak i logarytmicznej (pK_a lub pK_b oraz pH lub pOH). Wyniki podawane są z dokładnością do czterech cyfr znaczących. Postać logarytmiczna zaokrąglana jest do dwóch cyfr po przecinku.

W scenariuszu, gdy podawana jest stała dysocjacji oraz stężenie roztworu (i tylko w tym!), kalkulator uwzględnia autodysocjację wody. Jeżeli wynikowe stężenie jonów [H⁺] jest mniejsze niż 10^-5 to wyświetlane jest również rozwiązanie równania trzeciego stopnia powstającego po uwzględnieniu równania autodysocjacji wody. Można to porównać z wynikami ze standardowego równania kwadratowego dla słabych kwasów, które dla bardzo niskich stałych dysocjacji i/lub bardzo niskich stężeń daje wyniki błędne lub wręcz absurdalne (np. zasadowe pH słabego kwasu).

Kalkulator nie uwzględnia aktywności jonów – dlatego dla steżeń powyżej 0,1 M wyniki mogą być nieprawidłowe (np. ujemne pH).

Jeżeli zadanie można rozwiązać korzystając ze wzorów uproszczonych, to kalkulator podaje również te przybliżone rozwiązania aby użytkownik mógł sprawdzić poprawność swoich wyników. Wyniki korzystające ze wzorów uproszczonych nie są podawane dla stopnia dysocjacji większego niż 5% (bo nie mają wtedy sensu).

1. Brak wartości w polu tekstowym jest traktowany jak wpisanie "0", więc w niektórych przypadkach jest akceptowany.
2. W ostatnim wierszu zaznacz dane, na podstawie których kalkulator ma rozwiązać zadanie. Muszą być zaznaczone dokładnie dwie kolumny.
   Dane z niezaznaczonych kolumn są ignorowane.
3. Pole z wyborem czy roztwór jest kwasem czy zasadą jest traktowane wyjątkowo. Reguły dla tego pola:
   • Jeżeli jest podany odczyn roztworu (kolumna trzecia), to wskazanie tego pola jest ignorowane (nawet jak kolumna pierwsza jest zaznaczona).
   • Jeżeli nie jest podany odczyn roztworu (kolumna trzecia pozostaje niezaznaczona), to pole to jest brane pod uwagę, nawet gdy kolumna pierwsza nie jest zaznaczona.

Przykłady opierają się na wybranych zadaniach z rozdziału „Słabe kwasy i zasady” ze zbioru „Ćwiczenia rachunkowe z chemii analitycznej” pod redakcją Zbigniewa Galusa. Dla ułatwenia odbioru w tabeli kalkulatora zostały wyszarzone pola nieuwzględniane w obliczeniach.

Przykład 1. Typowe zadanie rachunkowe z chemii analitycznej. W tym zadaniu warto zwrócić uwagę, że choć mamy do czynienia z roztworem zasady, to podana jest stała dysocjacji K_a sprzężonego z nią kwasu. Ponieważ wyliczony stopień dysocjacji to zaledwie 0,5%, to w wynikach znajdą się także wartości obliczone za pomocą wzorów uproszczonych.

Przykład 2. Aby poprawnie rozwiązać to zadanie, należy odczytać stałą dysocjacji (w postaci logarytmicznej – pK_a) z tabeli na końcu zbioru zadań. Ponieważ nie jest podany odczyn (należy go obliczyć), to brana pod uwagę jest deklaracja z pierwszej kolumny czy roztwór jest kwasem czy zasadą.

Przykład 3. Ponieważ w treści zadania podany jest odczyn w postaci pH, to nie jest już uwzględniana deklaracja, czy roztwór jest kwasem czy zasadą, pomimo że pierwsza kolumna jest zaznaczona (bo należy wpisać stężenie).

Przykład 4. Rzadziej spotykany typ zadań – podane jest stężenie i stopień dysocjacji. Jako ciekawostkę należy napisać, że kwas cyjanowy opisany w tym zadaniu nie może być mylony z bardziej znanym kwasem cyjanowodorowym. Napisaliśmy oddzielny artykuł o kwasie cyjanowym i jego izomerach.

Tu pojawią się wyniki.

Dla wygody stałe dysocjacji można podawać w postaci naturalnej oraz logarytmicznej. Należy jednak wskazać formę podawanej stałej (K_a czy pK_a). Kalkulator można użyć również do obliczania protolizy zasad podając stałe zasadowe zamiast stałych kwasowych i poprawnie interpretując uzyskane wyniki.

Kalkulator zwraca wyniki obliczone na dwa sposoby:

• Korzystając z uproszczonych wzorów podawanych w podręcznikach szkolnych i uniwersyteckich do chemii analitycznej. Kwas traktowany jest jak jednoprotonowy i poprzez równanie kwadratoe obliczane jest stężenie jonów pochodzących z pierwszej dysocjacji. Następnie obliczane są stężenia drobin powstających w kolejnych etapach dysocjacji w sposób zalecany przez podręczniki.
• Rozwiązując układ równań i powstające równanie trzeciego stopnia dla pierwszych dwóch etapów dysocjacji. Uzyskane w ten sposób wyniki są ścisłe dla kwasów dwuprotonowych. Następnie obliczane są stężenia drobin powstających w kolejnych etapach dysocjacji w sposób jak najbardziej dokładny (a zatem stosując kolejne przybliżenia wynikające z wcześniej uzyskanych wyników cząstkowych).

Wyniki korzystające z wzorów uproszczonych są podawane aby użytkownik (uczeń lub student) mógł sprawdzić poprawność swojego rozwiązania. Dla weryfikacji poprawności wyników kalkulator zlicza sumaryczne stężenia formy niezdysocjowanej i reszt kwasowych powstałych na kolejnych etapach dysocjacji i podaje ten wynik wraz z błędem względnym wyrażonym w procentach.

Kalkulator nie uwzględnia autodysocjacji wody, więc podawanie stężeń poniżej 10^-5 może prowadzić do wyników błednych lub absurdalnych (pH > 7). Nie liczy również aktywności jonów, co prowadzi do zaburzonych wyników dla stężeń powyżej 0,1 M.

1. Stężenie – liczba dodatnia nie większa niż 10.
2. K_a – liczba dodatnia nie większa niż 1000.
3. pK_a – liczba z przedziału obustronnie domkniętego od -3 do 50.

Tu pojawią się wyniki.

Kalkulator przyjmuje zarówno zasadowe stałe protolizy jak i kwasowe stałe dysocjacji. Dla wygody stałe dysocjacji można podawać w postaci naturalnej oraz logarytmicznej. Każdorazowo należy wskazać formę podawanej stałej (K_a, K_b, pK_a czy pK_b).

Kalkulator zwraca wyniki obliczone na trzy sposoby:

• Korzystając z uproszczonego i bardzo przybliżonego wzoru podawanego w podręcznikach szkolnych, zakładającego znaczną różnicę pomiędzy stężeniem roztworu i pierwszą stałą dysocjacji. W tym przybliżeniu pH nie zależy od stężenia roztworu.
• Korzystając z przybliżonego wzoru podawanego w podręcznikach akademickich uwzględniającego stężenie roztworu.
• Rozwiązując układ równań i powstające równanie trzeciego stopnia. Uzyskane w ten sposób wyniki są ścisłe.

Wyniki korzystające z wzorów uproszczonych są podawane aby użytkownik (uczeń lub student) mógł sprawdzić poprawność swojego rozwiązania. Dla weryfikacji dokładności wyników kalkulator podaje również wyrażony w procentach błąd względny w stosunku do wyniku dokładnego.

Kalkulator nie uwzględnia autodysocjacji wody, więc podawanie stężeń poniżej 10^-5 może prowadzić do wyników błednych lub absurdalnych (pH > 7). Nie liczy również aktywności jonów, co prowadzi do zaburzonych wyników dla stężeń powyżej 0,1 M.

1. Stężenie – liczba dodatnia nie większa niż 10.
2. K_a – liczba dodatnia nie większa niż 1000.
3. pK_a – liczba z przedziału obustronnie domkniętego od -3 do 50.

Tu pojawią się wyniki.

Dla wygody odczyn oraz stałe dysocjacji można podawać w postaci naturalnej oraz logarytmicznej. Każdorazowo należy wskazać formę podawanej wartości ([H⁺] lub pH oraz K_a lub pK_a).

Kalkulator zwraca wynik obliczony na dwa sposoby:

• Korzystając z przybliżonego wzoru podawanego w podręcznikach akademickich: [H⁺] = K_a∙(c_B/c_HA).
• Rozwiązując układ równań i powstające równanie trzeciego stopnia. Uzyskane w ten sposób wyniki są ścisłe.

Wyniki korzystające z wzoru przybliżonego podawane są aby użytkownik (uczeń lub student) mógł sprawdzić poprawność swojego rozwiązania. Wraz z wynikiem podawany jest błąd (δ) w stosunku do wyniku ścisłego. Błąd rośnie dla niskich stężeń lub dla skrajnych wartości pK_a.

1. [H⁺] – liczba z przedziału obustronnie otwartego od 10^-14 do 1.
2. pH – liczba dodatnia mniejsza niż 14.
3. K_a – liczba dodatnia nie większa niż 1.
4. pK_a – liczba dodatnia nie większa niż 50.
5. Stężenie sprzężonego kwasu – liczba z przedziału obustronnie domkniętego od 10^-8 do 10.
6. Stężenie sprzężonej zasady – liczba z przedziału obustronnie domkniętego od 10^-8 do 10.

Tu pojawią się wyniki.