Stoichiometry के सिद्धांत का उदाहरण

स्टोइकोमेट्री सिद्धांत रासायनिक सिद्धांत है जो स्थापित करता है कि प्रत्येक रासायनिक प्रतिक्रिया में, के बीच एक संतुलन होता है प्रतिक्रियाशील अणुओं में परमाणुओं की संख्या और प्रतिक्रियाशील अणुओं में परमाणुओं की संख्या उत्पादित करें।

यह सिद्धांत पदार्थ के संरक्षण के नियम पर आधारित है, जिसमें कहा गया है कि प्रत्येक में परमाणुओं की समान संख्या प्रतिक्रियाशील पदार्थों में तत्व प्रतिक्रिया उत्पादों में संरक्षित किया जाएगा, हालांकि विभिन्न तरीकों से संयुक्त।

जब एक रासायनिक प्रतिक्रिया होती है, तो प्रतिक्रिया करने वाले यौगिकों (अभिकारक) के अणु बनाने वाले बंधन टूट जाते हैं और संशोधित होते हैं, जिससे एक या एक से अधिक पदार्थ बनते हैं। यद्यपि अणु संशोधित होते हैं और अब समान नहीं होते हैं, उन्हें बनाने वाले परमाणु a. में संयोजित होते हैं अलग है, लेकिन परमाणुओं की कुल संख्या संरक्षित है, इसलिए यह पहले और बाद में समान होना चाहिए प्रतिक्रिया।

उदाहरण के लिए निम्नलिखित रासायनिक प्रतिक्रिया में:

एचसीएल + NaOH -> NaCl + H₂या

स्टोइकोमेट्रिक सिद्धांत के अनुसार, समीकरण के प्रत्येक पक्ष पर समान संख्या में परमाणु होने चाहिए। आइए इसे हमारे द्वारा देखे गए समीकरण के लिए देखें:

एचसीएल + NaOH	-->	NaCl + एच2या
हाइड्रोजन = 2 सोडियम = 1 क्लोरीन = 1 ऑक्सीजन = 1	= = = =	हाइड्रोजन = 2 सोडियम = 1 क्लोरीन = 1 ऑक्सीजन = 1

स्टोइकोमेट्रिक गणना

Stoichiometric गणना वे संचालन हैं जिनके द्वारा हम सत्यापित करते हैं कि समीकरणों में stoichiometric सिद्धांत पूरा होता है, साथ ही साथ इसके व्यावहारिक अनुप्रयोग भी।

सोडियम क्लोराइड और पानी के उत्पादन के लिए हाइड्रोक्लोरिक एसिड और सोडियम हाइड्रॉक्साइड के संयोजन के पिछले उदाहरण में, हमने एक बनाया परमाणु गणना द्वारा स्टोइकोमेट्रिक गणना.

जाँच का एक अन्य तरीका है परमाणु द्रव्यमान इकाइयों द्वारा स्टोइकोमेट्रिक गणनाजिसमें संयुक्त तत्वों के परमाणु भार के योग के आधार पर गणना की जाती है।

यह गणना पूर्ण द्रव्यमान या गोलाई द्वारा की जा सकती है। ऊपर के उदाहरण में:

निरपेक्ष द्रव्यमान द्वारा दो दशमलव स्थानों पर गणना:

एचसीएल + ना ओ एच -> ना सीएल + एच₂ या

(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

परमाणु द्रव्यमान गोलाई गणना:

एचसीएल + ना ओ एच -> ना सीएल + एच₂ या

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

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

76 --> 76

स्टोइकोमेट्रिक समीकरणों के अनुप्रयोग

स्टोइकोमेट्रिक समीकरणों के उपयोगों में से एक है संतुलन समीकरण, जो या तो रेडॉक्स या परीक्षण और त्रुटि विधियों द्वारा किया जा सकता है, क्योंकि दोनों ही मामलों में इसका उद्देश्य यह जांचना है कि अभिकारकों में और प्रत्येक तत्व के परमाणुओं की संख्या समान है उत्पाद।

निम्नलिखित उदाहरण में हमारे पास आयरन ट्राइक्लोराइड है:

Fe + Cl2 = FeCl3

फे + क्ल2	-->	FeCl3
लोहा = 1 क्लोरीन = 2	= ~	लोहा = 1 क्लोरीन = 3

इस मामले में हम प्रतिक्रियाशील अणुओं के सूत्र जानते हैं: आयरन (Fe) और क्लोरीन (Cl .)₂), और इसका उत्पाद: आयरन ट्राइक्लोराइड (FeCl3 .)₃) और जैसा कि हम देखते हैं, दोनों समीकरणों में क्लोरीन परमाणुओं की संख्या समान नहीं है।

स्टोइकोमेट्रिक सिद्धांत को पूरा करने के लिए, हमें प्रतिक्रिया और उत्पाद में शामिल परमाणुओं की कुल संख्या का पता लगाना होगा, ताकि वे समान हों।

ऐसा करने के लिए, हम समीकरण संतुलन विधियों (रेडॉक्स, परीक्षण और त्रुटि) में से एक का उपयोग करते हैं। इस उदाहरण में हम परीक्षण और त्रुटि विधि का उपयोग करेंगे।

2 और 3 का लघुत्तम समापवर्त्य 6 है। यदि हम गुणा करें ताकि समीकरण के प्रत्येक पक्ष पर 6 क्लोरीन परमाणु हों, तो हमारे पास निम्नलिखित होंगे:

फे + 3Cl2	-->	2FeCl3
लोहा = 1 क्लोरीन = 6	~ =	लोहा = 2 क्लोरीन = 6

हमने पहले ही क्लोरीन परमाणुओं को संतुलित कर लिया था, लेकिन अब हम एक लोहे के परमाणु को खो रहे हैं। जैसा कि हम समझ सकते हैं, लापता परमाणु अभिकारक पक्ष पर है। तब हमारे पास होगा:

2Fe + 3Cl2	-->	2FeCl3
लोहा = 2 क्लोरीन = 6	= =	लोहा = 2 क्लोरीन = 6

जैसा कि हम देख सकते हैं, हमारे पास पहले से ही अभिकारकों में 3 अणुओं में स्थित 6 क्लोरीन परमाणु हैं, और प्रत्येक उत्पाद अणु में तीन परमाणुओं के समूहों में 6 परमाणु वितरित हैं। अब हम देखते हैं कि उत्पाद में लोहे के परमाणुओं की समान संख्या प्राप्त करने के लिए, हमें अभिकारकों में लोहे के दो अणुओं की आवश्यकता होती है। हमने समीकरण को संतुलित किया है।

स्टोइकोमेट्रिक समीकरणों का एक अन्य उपयोग अभिकारकों की गणना है, दोनों से बचने के लिए किसी भी पदार्थ की बर्बादी, जैसे कि एसिड को बेअसर करने के लिए पदार्थों की मात्रा की गणना करना या a आधार।

यह दाढ़ गणना के माध्यम से प्राप्त किया जाता है: अणु बनाने वाले प्रत्येक परमाणु के परमाणु द्रव्यमान का योग, इसके दाढ़ द्रव्यमान में परिणत होता है। उदाहरण के लिए:

यदि हम बोरिक एसिड (ट्राइऑक्सोबोरिक एसिड) के दाढ़ द्रव्यमान की तलाश करते हैं जिसका सूत्र है: एच₃बो₃, हम पहले आवर्त सारणी का उपयोग करके इसके प्रत्येक घटक के आणविक द्रव्यमान की गणना करते हैं:

एच₃ = (3)(1.00) = 3.00

बी = (1) (10.81) = 10.81

या₃ = (3)(15.99) = 47.94

दाढ़ द्रव्यमान = ६१.७८

यानी 1 मोल बोरिक एसिड 61.78 ग्राम के बराबर होता है।

प्रत्येक यौगिक के मोल की गणना तब हमें प्रतिक्रियाशील पदार्थों की सटीक मात्रा की गणना करने में मदद करेगी, दोनों ताकि प्रतिक्रिया के दौरान यह खत्म या आवश्यक न हो, साथ ही यह गणना करने के लिए कि उत्पाद की एक निश्चित मात्रा में कितना प्राप्त करना है।

उदाहरण:

यदि हम आयरन क्लोराइड के अपने पिछले उदाहरण का उपयोग करते हैं, और हम जानना चाहते हैं कि क्लोरीन कितना है 100 ग्राम आयरन के साथ मिलाने के लिए, और जानें कि आयरन ट्राइक्लोराइड की कितनी मात्रा है उत्पादन करेंगे।

प्रतिक्रिया व्यक्त करने वाला समीकरण निम्नलिखित है:

2Fe + 3Cl₂ -> 2FeCl₃

अब हम परमाणु द्रव्यमान को गोल करके दाढ़ की गणना करते हैं:

फे = 56

क्लोरीन₂ = 70

FeCl₃ = 161

अब तक हमारे पास प्रत्येक पदार्थ के 1 मोल का मान है। अब हम देखते हैं कि प्रतिक्रियाशील और उत्पाद अणुओं की संख्या को इंगित करने वाली संख्या को भी कहा जाता है स्टोइकोमेट्रिक गुणांक, और यह हमें बताता है कि उस पदार्थ के कितने मोल परस्पर क्रिया कर रहे हैं। इस मामले में कि गुणांक 1 है, यह नहीं लिखा गया है।

तो हमारे पास मौजूद मूल्यों को प्रतिस्थापित करना:

2Fe = 2 (56) = 112

3Cl₂ = 3(70) = 210

2FeCl₃ = 2(161) = 322

हम क्लोरीन के द्रव्यमान की गणना के लिए तीन का नियम लागू करते हैं:

१००/११२ = एक्स / २१०

21000/112=187.5

तो लोहे के साथ पूरी तरह से प्रतिक्रिया करने के लिए 187.5 ग्राम क्लोरीन लगेगा।

अब हम परिणामी उत्पाद की गणना के लिए 3 का नियम लागू करते हैं:

१००/११२ = एक्स / ३२२

32200/112=287.5

तो 287.5 ग्राम आयरन ट्राइक्लोराइड का उत्पादन होगा।

यदि हम संबंध के साथ प्राप्त ग्राम को जोड़ते हैं, तो हमें परिणाम मिलता है:

100 + 187.5 = 287.5

जिससे हम जांचते हैं कि रकम सही है या नहीं।

Stoichiometric संकेतन

अकार्बनिक यौगिकों के विभिन्न प्रकार के रासायनिक संकेतन में यौगिकों के नाम और संरचना को व्यक्त करते समय अस्पष्टता और भ्रम से बचने के लिए, IUPAC (इंटरनेशनल यूनियन ऑफ प्योर एंड एप्लाइड केमिस्ट्री) ने स्टोइकोमेट्रिक नोटेशन के उपयोग को बढ़ावा दिया है, जिसका उपयोग मुख्य रूप से शैक्षणिक और अनुसंधान क्षेत्रों में किया जाता है, जिसके साथ प्रत्यय या रोमन अंकों का उपयोग बदल जाता है, ग्रीक संख्यात्मक उपसर्गों के उपयोग से जो प्रत्येक तत्व के परमाणुओं की संख्या को दर्शाता है जो इसे बनाते हैं अणु। इकाई परमाणुओं के मामले में, उपसर्ग को छोड़ दिया जाता है।

स्टोइकोमेट्रिक नोटेशन में, पहले इलेक्ट्रोपोसिटिव तत्व या आयन का उल्लेख किया जाता है, उसके बाद इलेक्ट्रोनगेटिव का।

फॉर्मूला ओल्ड नोटेशन स्टोइकोमेट्रिक नोटेशन

FeO फेरस ऑक्साइड, आयरन ऑक्साइड आयरन ऑक्साइड

आस्था₂या₃: फेरिक ऑक्साइड, आयरन III ऑक्साइड डाई-आयरन ट्रायऑक्साइड

आस्था₃या₄: आयरन ऑक्साइड IV ट्राई-आयरन टेट्राऑक्साइड

स्टोइकोमेट्रिक सिद्धांत के अनुप्रयोगों के उदाहरण

उदाहरण 1: निम्नलिखित समीकरण को संतुलित करें:

एचसीएल + एमएनओ₂ -> एमएनसीएल₂ + 2H₂ओ + क्ल₂

ऑक्साइड-कमी विधि (REDOX) को लागू करना:

एचसीएल + एमएनओ₂ -> एमएनसीएल₂ + 2H₂ओ + क्ल₂

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

जैसा कि हम देख सकते हैं, मैंगनीज को +4 से घटाकर +2 कर दिया गया है।

यदि हम मैंगनीज को छोड़कर प्रत्येक तत्व के मूल्यों की समीक्षा करते हैं, जो कम हो गया है, तो हम निम्नलिखित मान देखते हैं

तत्व प्रतिक्रियाशील उत्पाद

हाइड्रोजन +1 +4

क्लोरीन -1 -4

ऑक्सीजन -4 -4

इसलिए अब हमें संख्याओं को संतुलित करना चाहिए, ताकि समीकरण के दोनों ओर उनका मान समान हो। चूंकि क्लोरीन और हाइड्रोजन एक ही अणु में हैं, इसका मतलब है कि मूल्यों को संतुलित करने के लिए हाइड्रोक्लोरिक एसिड के 4 अणुओं की आवश्यकता होती है:

4HCl + MnO₂ -> एमएनसीएल₂ + 2H₂ओ + क्ल₂

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

उदाहरण 2: उपरोक्त समीकरण में:

4HCl + MnO₂ -> एमएनसीएल₂ + 2H₂ओ + क्ल₂

गणना करें कि 80 ग्राम मैंगनीज डाइक्लोराइड का उत्पादन करने के लिए कितने ग्राम मैंगनीज डाइऑक्साइड की आवश्यकता होती है।

हम पहले प्रत्येक अणु के दाढ़ भार की गणना करते हैं (हम पूर्ण संख्याओं के साथ गोल करेंगे):

एचसीएल = १ + ३५ = ३६ एक्स ४ = १४४

एमएनओ₂ = 55 + 16 + 16 = 87

MnCl₂ = 55 + 35 + 35 = 125

एच₂ओ = 1 + 1 + 16 = 18 एक्स 2 = 36

क्लोरीन₂ = 35 + 35 = 70

हम तीन का नियम लागू करते हैं:

एक्स / 87 = 80/125 = 6960/125 = 55.58

तो आपको 55.58 ग्राम मैग्नीशियम डाइऑक्साइड की आवश्यकता होगी।

उदाहरण 3: उपरोक्त समीकरण में:

4HCl + MnO₂ -> एमएनसीएल₂ + 2H₂ओ + क्ल₂

गणना करें कि 80 ग्राम मैंगनीज डाइक्लोराइड का उत्पादन करने के लिए कितने ग्राम हाइड्रोक्लोरिक एसिड की आवश्यकता होती है।

चूंकि हम पहले से ही मूल्यों को जानते हैं, हम तीन का नियम लागू करते हैं:

x / १४४ = ८०/१२५ = ११५२०/१२५ = ९२.१६

इसमें 92.16 ग्राम हाइड्रोक्लोरिक एसिड लगेगा।

उदाहरण 4: इसी समीकरण में:

4HCl + MnO₂ -> एमएनसीएल₂ + 2H₂ओ + क्ल₂

गणना करें कि 125 ग्राम मैंगनीज डाइक्लोराइड के उत्पादन से कितने ग्राम पानी का उत्पादन होता है।

हम मूल्यों को प्रतिस्थापित करते हैं और तीन का नियम लागू करते हैं:

एक्स / 36 = 125/125 = 4500/125 = 36

36 ग्राम पानी का उत्पादन होगा।