Stöhhiomeetria põhimõtte näide

The stöhhiomeetria põhimõte on keemiline põhimõte, mis ütleb, et igas keemilises reaktsioonis valitseb tasakaal aatomite arv reageerivates molekulides ja aatomite arv reageerivates molekulides toota.

See põhimõte põhineb aine säilimise seadusel, mis ütleb, et mõlemas on sama arv aatomeid Reaktiivsete ainete element säilib reaktsiooniproduktides, ehkki neid kombineeritakse erineval viisil.

Keemilise reaktsiooni toimumisel lagunevad ja modifitseeritakse sidemed, mis moodustavad reageerivate ühendite (reageerivate ainete) molekulid, andes ühe või mitu ainet. Ehkki molekulid on modifitseeritud ja pole enam ühesugused, ühenduvad neid moodustavad aatomid a-s erinevad, kuid aatomite koguarv on konserveeritud, seega peab see enne ja pärast aatomit olema sama reaktsioon.

Näiteks järgmise keemilise reaktsiooni korral:

HCl + NaOH -> NaCl + H₂VÕI

Stöhhiomeetrilise põhimõtte kohaselt peab võrrandi mõlemal küljel olema sama arv aatomeid. Vaatame seda võrrandi jaoks, mida nägime:

HCl + NaOH	-->	NaCl + H2VÕI
Vesinik = 2 Naatrium = 1 Kloor = 1 Hapnik = 1	= = = =	Vesinik = 2 Naatrium = 1 Kloor = 1 Hapnik = 1

Stöhhiomeetrilised arvutused

Stöhhiomeetrilised arvutused on toimingud, mille abil kontrollime, kas võrrandites on täidetud stöhhiomeetriline põhimõte, samuti selle praktilised rakendused.

Eelmises vesinikkloriidhappe ja naatriumhüdroksiidi kombinatsiooni näites valmistasime naatriumkloriidi ja vee saamiseks a stöhhiomeetriline arvutus aatomite arvu järgi.

Teine kontrollimeetod on stöhhiomeetriline arvutus aatommassühikutes, Milles arvutus tehakse ühendatud elementide aatommasside summa põhjal.

Selle arvutamise saab teha absoluutsete masside või ümardamise teel. Ülaltoodud näites:

Arvutamine absoluutse massi järgi kahe kümnendkoha täpsusega:

HCl + NaOH -> NaCl + H₂ VÕI

(1.00 + 35.45) + (22.98 + 15.99 + 1.00) --> (22.98 + 35.45) + (2.00 + 15.99)

(36.45) + (39.97) --> (58.43) + (17.99)

76.42 --> 76.42

Aatomimassi ümardamise arvutus:

HCl + NaOH -> NaCl + H₂ VÕI

(1 + 35) + (23 + 16 + 1) --> (23 + 35) + (2 + 16)

(36) + (40) --> (58) + (18)

76 --> 76

Stöhhiomeetriliste võrrandite rakendused

Stöhhiomeetriliste võrrandite üheks kasutusalaks on tasakaalustavad võrrandid, mida saab teha kas Redoxi või katse-eksituse meetodil, kuna mõlemal juhul Selle eesmärk on kontrollida, kas reaktantides ja reaktorites on iga elemendi aatomite arv sama tooted.

Järgmises näites on meil raudtrikloriid:

Fe + Cl2 = FeCl3

Fe + Cl2	-->	FeCl3
Raud = 1 Kloor = 2	= ~	Raud = 1 Kloor = 3

Sel juhul teame reaktiivsete molekulide valemeid: raud (Fe) ja kloor (Cl₂) ja selle produkt: raudtrikloriid (FeCl3₃) ja nagu näeme, pole kloori aatomite arv mõlemas võrrandis sama.

Stöhhiomeetrilise põhimõtte täitmiseks peame leidma reaktsioonis osalevate aatomite ja saaduse koguarvu, nii et need oleksid ühesugused.

Selleks kasutame ühte võrrandite tasakaalustamise meetodit (Redox, katse ja viga). Selles näites kasutame katse-eksituse meetodit.

2 ja 3 väikseim ühine kordne on 6. Kui korrutame nii, et võrrandi mõlemal küljel on 6 kloori aatomit, on meil järgmine:

Fe + 3Cl2	-->	2FeCl3
Raud = 1 Kloor = 6	~ =	Raud = 2 Kloor = 6

Kloori aatomid olid meil juba tasakaalus, kuid nüüd on meil puudu raudaatom. Nagu saame aru, on puuduv aatom reaktandi poolel. Siis on meil:

2Fe + 3Cl2	-->	2FeCl3
Raud = 2 Kloor = 6	= =	Raud = 2 Kloor = 6

Nagu näeme, on meil reaktantides juba 6 kloori aatomit, mis paiknevad 3 molekulis, ja igas toote molekulis on 6 aatomit jaotatud kolme aatomiga rühmadesse. Nüüd näeme, et tootes sama hulga rauaatomite saamiseks vajame reagentides kahte rauamolekuli. Oleme võrrandi tasakaalustanud.

Stöhhiomeetriliste võrrandite teine ​​kasutusala on reagentide arvutamine, et neid mõlemat vältida mis tahes aine jäätmed, näiteks happe või a neutraliseerivate ainete hulga arvutamine alus.

See saavutatakse molaararvutuse abil: iga molekuli moodustava aatomi aatommasside summa annab selle molaarmassi. Näiteks:

Kui otsime boorhappe (trioksoboorhappe) molaarmassit, mille valem on: H₃BO₃arvutame kõigepealt selle iga komponendi molekulmassid, kasutades perioodilisustabelit:

H₃ = (3)(1.00) = 3.00

B = (1) (10,81) = 10,81

VÕI₃ = (3)(15.99) = 47.94

Molaarmass = 61,78

Mis tähendab, et 1 mool boorhapet on võrdne 61,78 grammi.

Iga ühendi moolide arvutamine aitab meil arvutada reaktiivsete ainete täpne kogus, mõlemad et see poleks reaktsiooni lõppenud või vajalik, samuti arvutada, kui palju saadakse teatud kogus toodet.

Näide:

Kui kasutame oma eelmist rauakloriidi näidet ja tahame teada, kui palju kloori on ühendada 100 grammi rauaga ja teada, kui palju on raudtrikloriidi hakkab tootma.

Reaktsiooni väljendav võrrand on järgmine:

2Fe + 3Cl₂ -> 2FeCl₃

Nüüd teeme molaararvutuse, ümardades aatommassid:

Fe = 56

Cl₂ = 70

FeCl₃ = 161

Siiani on meil iga aine väärtus 1 mool. Nüüd näeme, et nimetatakse ka arvu, mis näitab reaktiivsete ja saaduste molekulide arvu stöhhiomeetriline koefitsientja see ütleb meile, kui palju selle aine mooli suhtleb. Juhul, kui koefitsient on 1, seda ei kirjutata.

Nii et asendades väärtused, mis meil on:

2Fe = 2 (56) = 112

3Cl₂ = 3(70) = 210

2FeCl₃ = 2(161) = 322

Kloori massi arvutamiseks rakendame kolme reeglit:

100/112 = x / 210

21000/112=187.5

Nii et rauaga täielikuks reageerimiseks kulub 187,5 grammi kloori.

Nüüd rakendame saadud toote arvutamiseks reeglit 3:

100/112 = x / 322

32200/112=287.5

Nii tekib 287,5 grammi raudtrikloriidi.

Kui liita suhtega saadud grammid, on tulemuseks:

100 + 187.5 = 287.5

Millega kontrollime summade õigsust.

Stöhhiomeetriline tähistus

Et vältida ebaselgust ja segadust ühendite nime ja koostise väljendamisel, anorgaaniliste ühendite eri tüüpi keemilistes IUPAC (rahvusvaheline puhta ja rakendusliku keemia liit) on propageerinud stöhhiomeetriliste tähiste kasutamist, mida kasutatakse peamiselt akadeemilises ja teadusvaldkonnas, millega muudetakse sufikside või rooma numbrite kasutamist, kasutades kreeka numbrilisi eesliiteid, mis tähistavad iga elemendi aatomite arvu, mis moodustavad molekulid. Ühikuaatomite puhul jäetakse eesliide välja.

Stöhhiomeetrilises tähistuses mainitakse kõigepealt elektropositiivset elementi või iooni, millele järgneb elektronegatiivne element.

Vormel Vana tähistus Stöhhiomeetriline tähistus

FeO Raudoksiid, raudoksiid Raudoksiid

Usk₂VÕI₃: Raudoksiid, raud III oksiid Di-rauatrioksiid

Usk₃VÕI₄: Raudoksiid IV Tri-raua tetraoksiid

Stöhhiomeetrilise põhimõtte rakendamise näited

Näide 1: Tasakaalustage järgmine võrrand:

HCl + MnO₂ -> MnCl₂ + 2H₂O + Cl₂

Oksiidi redutseerimise meetodi (REDOX) rakendamine:

HCl + MnO₂ -> MnCl₂ + 2H₂O + Cl₂

(+1-1)+(+4-4) --> (+2-2) + (+4-4)+ (-0)

Nagu näeme, on mangaan vähenenud +4-lt +2-le.

Kui vaatame üle iga elemendi väärtused, välja arvatud mangaan, mida on vähendatud, näeme järgmisi väärtusi

Element reaktiivsed tooted

Vesinik +1 +4

Kloor -1-4

Hapnik -4 -4

Nii et nüüd peame arvud tasakaalustama, nii et neil oleksid võrrandi mõlemal küljel samad väärtused. Kuna kloor ja vesinik on samas molekulis, tähendab see, et väärtuste tasakaalustamiseks on vaja 4 vesinikkloriidhappe molekuli:

4HCl + MnO₂ -> MnCl₂ + 2H₂O + Cl₂

(+4-4)+(+4-4) --> (+2-2) + (+4-4)+ (-0)

Näide 2: Ülaltoodud võrrandis:

4HCl + MnO₂ -> MnCl₂ + 2H₂O + Cl₂

Arvutage, mitu grammi mangaandioksiidi on vaja 80 grammi mangaandikloriidi tootmiseks.

Kõigepealt arvutame välja iga molekuli molaarmassi (ümardame täisarvudega):

HCI = 1 + 35 = 36 X4 = 144

MnO₂ = 55 + 16 + 16 = 87

MnCl₂ = 55 + 35 + 35 = 125

H₂O = 1 + 1 + 16 = 18 X2 = 36

Cl₂ = 35 + 35 = 70

Rakendame kolme reeglit:

x / 87 = 80/125 = 6960/125 = 55,58

Nii et vajate 55,58 grammi magneesiumdioksiidi.

Näide 3: Ülaltoodud võrrandis:

4HCl + MnO₂ -> MnCl₂ + 2H₂O + Cl₂

Arvutage, mitu grammi soolhapet on vaja 80 grammi mangaandikloriidi tootmiseks.

Kuna väärtused on meile juba teada, rakendame kolme reeglit:

x / 144 = 80/125 = 11520/125 = 92,16

See võtab 92,16 grammi soolhapet.

Näide 4: Samas võrrandis:

4HCl + MnO₂ -> MnCl₂ + 2H₂O + Cl₂

Arvutage, mitu grammi vett tekib, valmistades 125 grammi mangaandikloriidi.

Asendame väärtused ja rakendame kolme reeglit:

x / 36 = 125/125 = 4500/125 = 36

Toodetakse 36 grammi vett.