Πώς χρησιμοποιείται η στοιχειομετρία για τον υπολογισμό των ποσοτήτων ουσιών σε μια χημική αντίδραση;

Η στοιχειομετρία είναι ο κλάδος της χημείας που περιλαμβάνει τη μελέτη των ποσοτικών σχέσεων μεταξύ αντιδραστηρίων και προϊόντων σε χημικές αντιδράσεις. Είναι ουσιαστικά ένα εργαλείο για να προβλέψουμε πόσο από μια συγκεκριμένη ουσία θα χρειαστείτε ή να πάρετε μια χημική αντίδραση. Δείτε πώς λειτουργεί:

1. Η ισορροπημένη χημική εξίσωση:

* Το θεμέλιο της στοιχειομετρίας είναι η ισορροπημένη χημική εξίσωση. Αυτή η εξίσωση αντιπροσωπεύει τη χημική αντίδραση με συμβολικό τρόπο, με τους συντελεστές μπροστά από κάθε ένωση που υποδεικνύει τον σχετικό αριθμό γραμμομορίων κάθε αντιδραστηρίου και προϊόντος που εμπλέκεται.

* Παράδειγμα: Η καύση του μεθανίου (CH4) μπορεί να αντιπροσωπεύεται από την ακόλουθη ισορροπημένη εξίσωση:

CH4 + 2O2 → CO2 + 2H2O

Αυτή η εξίσωση μας λέει ότι ένας γραμμομυνεία μεθανίου αντιδρά με δύο γραμμομορείς αερίου οξυγόνου για να παράγει ένα γραμμομόριο διοξειδίου του άνθρακα και δύο γραμμομορείς νερού.

2. Αναλογίες μολύβδου:

* Οι συντελεστές στην ισορροπημένη εξίσωση παρέχουν τις αναλογίες μολύνσεων μεταξύ αντιδραστηρίων και προϊόντων. Για παράδειγμα, στο παράδειγμα καύσης μεθανίου:

* Η αναλογία mole του CH4 προς O2 είναι 1:2.

* Η αναλογία mole του CH4 προς CO2 είναι 1:1.

* Η αναλογία mole του O2 προς H2O είναι 2:2 (ή 1:1).

3. Παράγοντες μετατροπής:

* Οι αναλογίες mole χρησιμεύουν ως παράγοντες μετατροπής για να συσχετίσουν τις ποσότητες διαφορετικών ουσιών στην αντίδραση.

4. Υπολογισμοί:

* Χρησιμοποιώντας τις ισορροπημένες αναλογίες εξίσωσης και μορίων, μπορούμε να υπολογίσουμε την ποσότητα (σε moles ή grams) ενός αντιδραστηρίου ή ενός προϊόντος που απαιτείται ή παράγεται σε χημική αντίδραση.

* Παράδειγμα: Ας πούμε ότι θέλουμε να μάθουμε πόσα γραμμάρια του CO2 παράγονται όταν 5 γραμμάρια CH4 καίγονται εντελώς.

* Βήμα 1: Μετατρέψτε τα γραμμάρια CH4 σε moles χρησιμοποιώντας τη μοριακή μάζα του CH4 (16,04 g/mol):

5 g CH4 * (1 mol CH4 / 16.04 g CH4) =0.312 mol CH4

* Βήμα 2: Χρησιμοποιήστε την αναλογία mole από την ισορροπημένη εξίσωση (1 mol CH4:1 mol CO2) για να βρείτε τα moles του CO2 που παράγονται:

0,312 mol CH4 * (1 mol CO2 / 1 mol CH4) =0,312 mol CO2

* Βήμα 3: Μετατρέψτε τα moles του CO2 σε γραμμάρια χρησιμοποιώντας τη μοριακή μάζα του CO2 (44,01 g/mol):

0,312 mol CO2 * (44,01 g CO2 / 1 mol CO2) =13,73 g CO2

Συνοπτικά, η στοιχειομετρία αφορά τη χρήση της ισορροπημένης χημικής εξίσωσης για να καθορίσει τη σχέση μεταξύ των ποσοτήτων αντιδραστηρίων και προϊόντων σε χημική αντίδραση. Αυτό μας επιτρέπει να προβλέψουμε και να υπολογίσουμε την ποσότητα των ουσιών που εμπλέκονται σε μια δεδομένη χημική αντίδραση.