Πώς χρησιμοποιείται η στοιχειομετρία για τον υπολογισμό της ποσότητας του προϊόντος που παράγεται;

Η στοιχειομετρία είναι ο κλάδος της χημείας που περιλαμβάνει τη μελέτη των ποσοτικών σχέσεων μεταξύ αντιδραστηρίων και προϊόντων σε χημικές αντιδράσεις. Είναι ουσιαστικά η "συνταγή" για χημικές αντιδράσεις, που μας λέει πόσο από κάθε συστατικό (αντιδραστήριο) είναι απαραίτητο για να φτιάξουμε ένα ορισμένο ποσό του τελικού πιάτου (προϊόν).

Ακολουθεί ο τρόπος με τον οποίο χρησιμοποιείται η στοιχειομετρία για τον υπολογισμό της ποσότητας του παραγόμενου προϊόντος:

1. Ισορροπημένη χημική εξίσωση: Ξεκινάτε με μια ισορροπημένη χημική εξίσωση. Αυτή η εξίσωση αντιπροσωπεύει την αντίδραση από την άποψη των χημικών τύπων και των συντελεστών. Οι συντελεστές μπροστά από κάθε χημικό τύπο αντιπροσωπεύουν τον αριθμό των γραμμομορίων αυτής της ουσίας που εμπλέκεται στην αντίδραση.

Για παράδειγμα:

2 h₂ + o₂ → 2 h₂o

Αυτή η εξίσωση μας λέει ότι 2 γραμμομορείς αερίου υδρογόνου (H₂) αντιδρούν με 1 mole αερίου οξυγόνου (O₂) για την παραγωγή 2 γραμμομορίων νερού (H₂O).

2. Οι συντελεστές στην ισορροπημένη εξίσωση παρέχουν την αναλογία mole-to-mole μεταξύ αντιδραστηρίων και προϊόντων. Αυτή η αναλογία είναι ζωτικής σημασίας για τους υπολογισμούς. Στο παράδειγμά μας, η αναλογία mole μεταξύ H₂ και H₂O είναι 2:2, η οποία απλοποιεί το 1:1.

3. Μετατροπή σε γραμμάρια: Για να υπολογίσετε την ποσότητα του προϊόντος που παράγεται σε γραμμάρια, πρέπει να μετατρέψετε τα γραμμομορίων σε γραμμάρια χρησιμοποιώντας τη μοριακή μάζα της ουσίας. Η μοριακή μάζα είναι η μάζα ενός γραμμομόρου μιας ουσίας, που βρίσκεται στον περιοδικό πίνακα.

4. Υπολογισμοί:

* Βήμα 1:Υπολογίστε τα γραμμομόρια περιορισμού του αντιδραστηρίου: Προσδιορίστε το περιοριστικό αντιδραστήριο, το οποίο είναι το αντιδραστήριο που εξαντλείται πρώτα και περιορίζει την ποσότητα του διαμορφωμένου προϊόντος. Μπορείτε να προσδιορίσετε αυτό, συγκρίνοντας τα γραμμομόρια κάθε αντιδραστηρίου με τους στοιχειομετρικούς συντελεστές τους.

* Βήμα 2:Χρησιμοποιήστε τον λόγο mole για να βρείτε moles του προϊόντος: Εφαρμόστε την αναλογία mole από την ισορροπημένη εξίσωση για να υπολογίσετε τις γραμμομορείς του προϊόντος που θα παραχθεί από το περιοριστικό αντιδραστήριο.

* Βήμα 3:Μετατροπή γραμμομορίων προϊόντος σε γραμμάρια: Χρησιμοποιήστε τη μοριακή μάζα του προϊόντος για να μετατρέψετε τα moles σε γραμμάρια.

Παράδειγμα:

Ας πούμε ότι έχουμε 10 γραμμάρια αερίου υδρογόνου (H₂) που αντιδρούν με υπερβολικό αέριο οξυγόνου (O₂). Θέλουμε να μάθουμε πόσο νερό (h₂o) θα παραχθεί.

1. Ισορροπημένη εξίσωση: 2 h₂ + o₂ → 2 h₂o

2. Μετατροπή γραμμάρια H₂ σε moles:

* Μοριακή μάζα H₂ =2,016 g/mol

* Moles H₂ =10 g / 2.016 g / mol =4.96 mol

3. Χρησιμοποιήστε λόγο mole για να βρείτε moles του h₂o:

* Η αναλογία mole του H₂ to H₂o είναι 1:1

* Moles του h₂o =4.96 mol h₂ × (1 mol h₂o / 1 mol h₂) =4.96 mol h₂o

4.

* Μοριακή μάζα H₂O =18.015 g/mol

* Γραμμάρια H₂O =4.96 mol × 18.015 g/mol =89,3 g

Επομένως, 10 γραμμάρια αερίου υδρογόνου θα παράγουν 89,3 γραμμάρια νερού.

Συνοπτικά, η στοιχειομετρία μας βοηθά να προβλέψουμε την ποσότητα του προϊόντος που μπορεί να σχηματιστεί σε μια χημική αντίδραση που βασίζεται στην ποσότητα των χρησιμοποιούμενων αντιδραστηρίων. Είναι ένα ισχυρό εργαλείο στη χημεία για την κατανόηση και την ποσοτικοποίηση των χημικών αντιδράσεων.