W obliczeniach surowcowych dla syntezy organicznej kluczowe są: (1) liczba moli substratu, (2) stosunek molowy z równania reakcji oraz (3) uwzględnienie nadmiaru technologicznego.
Krok 1: masa molowa bromobenzenu
Bromobenzen ma wzór C6H5Br, więc jego masa molowa wynosi w przybliżeniu 6·12 + 5·1 + 80 ≈ 157 g·mol-1.
Krok 2: liczba moli bromobenzenu
m = 3,14 kg = 3140 g.
n = 3140 g / 157 g·mol-1 ≈ 20 mol.
Krok 3: ilość stechiometryczna HNO3
Z podanego równania reakcji (nitrowanie) przyjmujemy, że na 1 mol bromobenzenu przypada 1 mol HNO3. Zatem potrzeba stechiometrycznie ok. 20 mol HNO3.
Krok 4: przeliczenie moli HNO3 na masę
Masa molowa HNO3 wynosi ok. 1 + 14 + 3·16 = 63 g·mol-1.
m(HNO3)stech = 20 mol · 63 g·mol-1 = 1260 g = 1,26 kg.
Krok 5: nadmiar technologiczny 5×
Jeżeli stosuje się 5-krotny nadmiar w stosunku do ilości stechiometrycznej, to:
m(HNO3) = 1,26 kg · 5 = 6,30 kg.
Dlaczego pozostałe wartości są błędne?
- Wartość 1,57 kg jest zbyt mała jak na 5-krotny nadmiar; odpowiada raczej pomyłce w masie molowej lub pominięciu mnożenia przez 5.
- Wartość 15,70 kg sugeruje błąd skali (np. przyjęcie niewłaściwego stosunku molowego lub błędne zaokrąglenia), bo jest około 2,5× większa od wyniku 6,30 kg.
- Wartość 63,00 kg zwykle wynika z pomylenia gramów z dekagramami/nieprawidłowego przeliczenia jednostek (wynik 10× zawyżony).
Wskazówka egzaminacyjna: zawsze zapisuj kolejno: masa → gramy → mole → (stosunek z równania) → mole reagentu → masa reagentu → dopiero na końcu nadmiar technologiczny.
