Exemple de principe de stœchiométrie

le principe de la stœchiométrie est le principe chimique qui stipule que dans chaque réaction chimique, il existe un équilibre entre les nombre d'atomes dans les molécules qui réagissent et le nombre d'atomes dans les molécules qui réagissent produire.

Ce principe est basé sur la loi de conservation de la matière, qui stipule que le même nombre d'atomes dans chaque L'élément dans les substances réactives sera conservé dans les produits de réaction, bien que combinés de différentes manières.

Lorsqu'une réaction chimique a lieu, les liaisons qui forment les molécules des composés réactifs (les réactifs) sont rompues et modifiées, donnant naissance à une ou plusieurs substances. Bien que les molécules soient modifiées et ne soient plus les mêmes, les atomes qui les forment se combinent dans un différent, mais le nombre total d'atomes est conservé, il doit donc être le même avant et après le réaction.

Par exemple dans la réaction chimique suivante :

HCl + NaOH -> NaCl + H₂OU ALORS

Selon le principe stoechiométrique, il doit y avoir le même nombre d'atomes de chaque côté de l'équation. Voyons cela pour l'équation que nous avons vue :

HCl + NaOH	-->	NaCl + H2OU ALORS
Hydrogène = 2 Sodium = 1 Chlore = 1 Oxygène = 1	= = = =	Hydrogène = 2 Sodium = 1 Chlore = 1 Oxygène = 1

Calculs stœchiométriques

Les calculs stœchiométriques sont les opérations au moyen desquelles nous vérifions que le principe stœchiométrique est respecté dans les équations, ainsi que ses applications pratiques.

Dans l'exemple précédent de la combinaison d'acide chlorhydrique et d'hydroxyde de sodium, pour produire du chlorure de sodium et de l'eau, nous avons fait un calcul stoechiométrique par nombre d'atomes.

Une autre méthode de vérification est la calcul stoechiométrique par unités de masse atomique, Dans lequel le calcul est effectué sur la base de la somme des masses atomiques des éléments qui sont combinés.

Ce calcul peut se faire par les masses absolues ou par arrondi. Dans l'exemple ci-dessus :

Calcul par Masse Absolue à deux décimales :

HCl + Na O H -> Na Cl + H₂ OU ALORS

(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

Calcul de l'arrondi de la masse atomique :

HCl + Na O H -> Na Cl + H₂ OU ALORS

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

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

76 --> 76

Applications des équations stoechiométriques

L'une des utilisations des équations stoechiométriques est la équations d'équilibrage, ce qui peut être fait soit par la méthode Redox, soit par essais et erreurs, puisque dans les deux cas, le Le but est de vérifier qu'il y a le même nombre d'atomes de chaque élément dans les réactifs et dans le produits.

Dans l'exemple suivant, nous avons du trichlorure de fer :

Fe + Cl2 = FeCl3

Fe + Cl2	-->	FeCl3
Fer = 1 Chlore = 2	= ~	Fer = 1 Chlore = 3

Dans ce cas on connaît les formules des molécules réactives: Fer (Fe) et Chlore (Cl₂), et son produit: le trichlorure de fer (FeCl3₃) et comme on le voit, le nombre d'atomes de chlore n'est pas le même dans les deux équations.

Pour remplir le principe stoechiométrique, nous devons trouver le nombre total d'atomes impliqués dans la réaction et le produit, afin qu'ils soient les mêmes.

Pour ce faire, nous utilisons l'une des méthodes d'équilibrage d'équations (Redox, essai et erreur). Dans cet exemple, nous utiliserons la méthode d'essai et d'erreur.

Le plus petit commun multiple de 2 et 3 est 6. Si nous multiplions pour qu'il y ait 6 atomes de chlore de chaque côté de l'équation, nous aurons ce qui suit :

Fe + 3Cl2	-->	2FeCl3
Fer = 1 Chlore = 6	~ =	Fer = 2 Chlore = 6

Nous avons déjà équilibré les atomes de chlore, mais il nous manque maintenant un atome de fer. Comme nous pouvons le comprendre, l'atome manquant est du côté réactif. On aura alors :

2Fe + 3Cl2	-->	2FeCl3
Fer = 2 Chlore = 6	= =	Fer = 2 Chlore = 6

Comme nous pouvons le voir, nous avons déjà 6 atomes de chlore situés dans 3 molécules dans les réactifs, et 6 atomes répartis en groupes de trois atomes dans chaque molécule de produit. Maintenant, nous voyons que pour obtenir le même nombre d'atomes de fer dans le produit, nous avons besoin de deux molécules de fer dans les réactifs. Nous avons équilibré l'équation.

Une autre utilisation des équations stoechiométriques est le calcul des réactifs, à la fois pour éviter déchets de l'une des substances, comme le calcul de la quantité de substances pour neutraliser un acide ou un base.

Ceci est réalisé grâce au calcul molaire: La somme des masses atomiques de chacun des atomes qui composent une molécule, donne comme résultat sa masse molaire. Par exemple:

Si on cherche la masse molaire de l'acide borique (acide trioxoborique) dont la formule est: H₃BO₃, on calcule d'abord les masses moléculaires de chacun de ses composants, à l'aide du tableau périodique :

H₃ = (3)(1.00) = 3.00

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

OU ALORS₃ = (3)(15.99) = 47.94

Masse molaire = 61,78

Ce qui signifie que 1 mole d'acide borique équivaut à 61,78 grammes.

Le calcul des moles de chaque composé nous servira ensuite à calculer la quantité exacte de substances réactives, à la fois pour qu'elle ne soit pas terminée ou nécessaire pendant la réaction, ainsi que pour calculer la quantité pour obtenir une certaine quantité de produit.

Exemple:

Si nous utilisons notre exemple précédent de chlorure de fer et que nous voulons savoir combien de chlore il y a à combiner avec 100 grammes de fer et connaître la quantité de trichlorure de fer produira.

L'équation qui exprime la réaction est la suivante :

2Fe + 3Cl₂ -> 2FeCl₃

On fait maintenant le calcul molaire en arrondissant les masses atomiques :

Fe = 56

Cl₂ = 70

FeCl₃ = 161

Jusqu'à présent, nous avons la valeur de 1 mole de chaque substance. Maintenant, nous voyons que le nombre qui indique le nombre de molécules réactives et de produits est également appelé coefficient stoechiométrique, et il nous dit combien de moles de cette substance interagissent. Dans le cas où le coefficient est 1, il n'est pas écrit.

Donc, en substituant les valeurs, nous aurons:

2Fe = 2 (56) = 112

3Cl₂ = 3(70) = 210

2FeCl₃ = 2(161) = 322

On applique la règle de trois pour calculer la masse de chlore :

100/112 = x / 210

21000/112=187.5

Il faudra donc 187,5 grammes de chlore pour réagir pleinement avec le fer.

Nous appliquons maintenant la règle de 3 pour calculer le produit résultant :

100/112 = x / 322

32200/112=287.5

Ainsi, 287,5 grammes de trichlorure de fer seront produits.

Si on additionne les grammes obtenus avec la relation, on a comme résultat :

100 + 187.5 = 287.5

Avec lequel nous vérifions que les montants sont corrects.

Notation stœchiométrique

Pour éviter les ambiguïtés et les confusions lors de l'expression du nom et de la composition des composés, dans les différents types de notation chimique des composés inorganiques, le L'IUPAC (Union internationale de chimie pure et appliquée) a promu l'utilisation de la notation stoechiométrique, utilisée principalement dans les domaines académiques et de recherche, avec laquelle l'utilisation de suffixes ou de chiffres romains est modifiée, par l'utilisation de préfixes numériques grecs qui indiquent le nombre d'atomes de chaque élément qui composent le molécules. Dans le cas des atomes unitaires, le préfixe est omis.

En notation stoechiométrique, l'élément ou l'ion électropositif est mentionné en premier, suivi de l'électronégatif.

Formule Ancienne notation Notation stoechiométrique

FeO Oxyde ferreux, Oxyde de fer Oxyde de fer

Foi₂OU ALORS₃: Oxyde ferrique, Oxyde de fer III Trioxyde de di-fer

Foi₃OU ALORS₄: Oxyde de fer IV Tri-tétraoxyde de fer

Exemples d'applications du principe stoechiométrique

Exemple 1: Équilibrez l'équation suivante :

HCl + MnO₂ -> MnCl₂ + 2H₂O + Cl₂

Application de la méthode d'oxydoréduction (REDOX) :

HCl + MnO₂ -> MnCl₂ + 2H₂O + Cl₂

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

Comme on peut le voir, le manganèse a été réduit de +4 à +2.

Si on passe en revue les valeurs pour chaque élément, hors manganèse, qui a été réduit, on voit les valeurs suivantes

Produits réactifs aux éléments

Hydrogène +1 +4

Chlore -1 -4

Oxygène -4 -4

Alors maintenant, nous devons équilibrer les nombres, afin qu'ils aient les mêmes valeurs des deux côtés de l'équation. Puisque le chlore et l'hydrogène sont dans la même molécule, cela signifie que 4 molécules d'acide chlorhydrique sont nécessaires pour équilibrer les valeurs :

4HCl + MnO₂ -> MnCl₂ + 2H₂O + Cl₂

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

Exemple 2: Dans l'équation ci-dessus :

4HCl + MnO₂ -> MnCl₂ + 2H₂O + Cl₂

Calculez combien de grammes de dioxyde de manganèse sont nécessaires pour produire 80 grammes de dichlorure de manganèse.

On calcule d'abord le poids molaire de chaque molécule (on arrondira avec des nombres entiers) :

HCl = 1 + 35 = 36 X 4 = 144

MnO₂ = 55 + 16 + 16 = 87

MnCl₂ = 55 + 35 + 35 = 125

H₂O = 1 + 1 + 16 = 18 X 2 = 36

Cl₂ = 35 + 35 = 70

On applique la règle de trois :

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

Vous aurez donc besoin de 55,58 grammes de dioxyde de magnésium.

Exemple 3: Dans l'équation ci-dessus :

4HCl + MnO₂ -> MnCl₂ + 2H₂O + Cl₂

Calculez combien de grammes d'acide chlorhydrique sont nécessaires pour produire les 80 grammes de dichlorure de manganèse.

Puisque nous connaissons déjà les valeurs, nous appliquons la règle de trois :

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

Il faudra 92,16 grammes d'acide chlorhydrique.

Exemple 4: Dans la même équation :

4HCl + MnO₂ -> MnCl₂ + 2H₂O + Cl₂

Calculez combien de grammes d'eau sont produits en produisant 125 grammes de dichlorure de manganèse.

Nous substituons les valeurs et appliquons la règle de trois :

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

36 grammes d'eau seront produits.