სტოიკიომეტრიის პრინციპის მაგალითი

სტოიქომეტრიის პრინციპი არის ქიმიური პრინციპი, რომელიც ადგენს, რომ ყველა ქიმიურ რეაქციაში არსებობს წონასწორობა რეაქციულ მოლეკულებში ატომების რაოდენობა და რეაგირებად მოლეკულებში ატომების რაოდენობა აწარმოოს.

ეს პრინციპი ემყარება მატერიის შენარჩუნების კანონს, რომელშიც ნათქვამია, რომ თითოეულში ატომების იგივე რაოდენობაა რეაქტიული ნივთიერებების ელემენტი შენარჩუნდება რეაქციის პროდუქტებში, თუმცა კომბინირებულია სხვადასხვა გზით.

როდესაც ხდება ქიმიური რეაქცია, ბმულები, რომლებიც ქმნიან რეაგირებელი ნაერთების (რეაქტიული ნივთიერებების) მოლეკულებს, იშლება და მოდიფიცირდება, რის შედეგადაც წარმოიქმნება ერთი ან მეტი ნივთიერება. მიუხედავად იმისა, რომ მოლეკულები შეცვლილია და აღარ არის იგივე, ატომები, რომლებიც ქმნიან მათ, აერთიანებენ ა განსხვავებულია, მაგრამ ატომების საერთო რაოდენობა დაცულია, ამიტომ იგივე უნდა იყოს წინა და მის შემდეგ რეაქცია

მაგალითად შემდეგ ქიმიურ რეაქციაში:

HCl + NaOH -> NaCl + H₂ან

სტოიომეტრიული პრინციპის თანახმად, განტოლების თითოეულ მხარეს უნდა იყოს იგივე ატომები. მოდით ვნახოთ ეს განტოლებისთვის, რომელიც ვნახეთ:

HCl + NaOH	-->	NaCl + H2ან
წყალბადის = 2 ნატრიუმი = 1 ქლორი = 1 ჟანგბადი = 1	= = = =	წყალბადის = 2 ნატრიუმი = 1 ქლორი = 1 ჟანგბადი = 1

სტოიქომეტრიული გამოთვლები

სტოიქომეტრიული გამოთვლები არის ოპერაციები, რომელთა საშუალებით ჩვენ ვამოწმებთ, რომ სტოიომეტრიული პრინციპი შესრულებულია განტოლებებში, ისევე როგორც მისი პრაქტიკული გამოყენება.

მარილმჟავას და ნატრიუმის ჰიდროქსიდის კომბინაციის წინა მაგალითში, ნატრიუმის ქლორიდისა და წყლის წარმოებისთვის, ჩვენ გავაკეთეთ სტოიქომეტრიული გაანგარიშება ატომის რაოდენობის მიხედვით.

შემოწმების კიდევ ერთი მეთოდი არის ატომური მასის ერთეულების მიხედვით სტეიჩიომეტრიული გაანგარიშება, რომელშიც გაანგარიშება ხდება ელემენტების ატომური მასების ჯამის საფუძველზე, რომლებიც გაერთიანებულია.

ეს გაანგარიშება შეიძლება გაკეთდეს აბსოლუტური მასების მიერ ან დამრგვალების საშუალებით. ზემოთ მოყვანილ მაგალითში:

გაანგარიშება აბსოლუტური მასით ორი ათობითი ადგილის მიხედვით:

HCl + Na O H -> Na Cl + H₂ ან

(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

ატომური მასის დამრგვალების გაანგარიშება:

HCl + Na O H -> Na Cl + H₂ ან

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

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

76 --> 76

სტოიქომეტრიული განტოლებების გამოყენება

სტოიქომეტრიული განტოლებების ერთ-ერთი გამოყენება არის დაბალანსების განტოლებები, რაც შეიძლება გაკეთდეს Redox– ით ან ცდისა და შეცდომის მეთოდით, რადგან ორივე შემთხვევაში დანიშნულებაა შეამოწმოს, რომ რეაქტიანებსა და მათში თითოეული ელემენტის ატომების იგივე რაოდენობაა პროდუქტები

შემდეგ მაგალითში ჩვენ გვაქვს რკინის ტრიქლორიდი:

Fe + Cl2 = FeCl3

Fe + Cl2	-->	FeCl3
რკინა = 1 ქლორი = 2	= ~	რკინა = 1 ქლორი = 3

ამ შემთხვევაში ჩვენ ვიცით რეაქტიული მოლეკულების ფორმულები: რკინა (Fe) და ქლორი (Cl₂) და მისი პროდუქტი: რკინის ტრიქლორიდი (FeCl3₃) და როგორც ვხედავთ, ქლორის ატომების რაოდენობა ერთნაირი არ არის ორივე განტოლებაში.

სტოიომეტრიული პრინციპის შესასრულებლად, ჩვენ უნდა მოვიძიოთ ატომების საერთო რაოდენობა, რომლებიც მონაწილეობენ რეაქციაში და პროდუქტი, ისე, რომ ისინი ერთნაირია.

ამისათვის ჩვენ ვიყენებთ განტოლების დაბალანსების ერთ-ერთ მეთოდს (Redox, ცდა და შეცდომა). ამ მაგალითში გამოვიყენებთ ცდისა და შეცდომის მეთოდს.

2-ისა და 3-ის ყველაზე ნაკლებად საერთო ჯერადი არის 6. თუ გავამრავლებთ ისე, რომ განტოლების თითოეულ მხარეს იყოს 6 ქლორის ატომი, გვექნება შემდეგი:

Fe + 3Cl2	-->	2FeCl3
რკინა = 1 ქლორი = 6	~ =	რკინა = 2 ქლორი = 6

ჩვენ უკვე დავბალანსეთ ქლორის ატომები, მაგრამ ახლა გვაკლია რკინის ატომი. როგორც ჩვენ შეგვიძლია გაერკვნენ, დაკარგული ატომი რეაქტიულ მხარეს წარმოადგენს. მაშინ გვექნება:

2Fe + 3Cl2	-->	2FeCl3
რკინა = 2 ქლორი = 6	= =	რკინა = 2 ქლორი = 6

როგორც ვხედავთ, ჩვენ უკვე გვაქვს 6 ქლორის ატომი, რომლებიც რეაქტიულ ნივთიერებებში 3 მოლეკულაშია განლაგებული, და 6 ატომები განაწილებულია თითოეულ ატომთა ჯგუფში თითოეულ პროდუქტის მოლეკულაში. ახლა ჩვენ ვხედავთ, რომ პროდუქტში იგივე რაოდენობის რკინის ატომის მისაღებად, რეაქტიულ ნივთიერებებში გვჭირდება რკინის ორი მოლეკულა. ჩვენ დავაბალანსეთ განტოლება.

სტოიომეტრიული განტოლებების კიდევ ერთი გამოყენება არის რეაქტორების გაანგარიშება, რომელთა თავიდან აცილებაც აუცილებელია რომელიმე ნივთიერების ნარჩენები, მაგალითად, ნივთიერებების რაოდენობის გაანგარიშება მჟავის გასანეიტრალებლად ან ა ბაზა

ეს მიიღწევა მოლური გაანგარიშებით: თითოეული ატომის ატომური მასების ჯამი, რომელიც ქმნის მოლეკულას, იწვევს მის მოლურ მასას. Მაგალითად:

თუ ვეძებთ ბორის მჟავას (ტრიოქსობორის მჟავა) მოლურ მასას, რომლის ფორმულაა: H₃BO₃, ჩვენ პირველად გამოვთვლით მისი თითოეული კომპონენტის მოლეკულურ მასებს პერიოდული ცხრილის გამოყენებით:

ჰ₃ = (3)(1.00) = 3.00

B = (1) (10.81) = 10.81

ან₃ = (3)(15.99) = 47.94

მოლური მასა = 61,78

რაც ნიშნავს, რომ 1 მოლი ბორის მჟავა 61,78 გრამის ტოლია.

თითოეული ნაერთის მოლების გაანგარიშება შემდეგში გამოგვადგება რეაქტიული ნივთიერებების ზუსტი რაოდენობის გამოთვლაში ისე, რომ ეს არ დასრულებულა ან საჭირო იყოს რეაქციის დროს, აგრეთვე იმის გამოთვლა, თუ რამდენად მიიღება გარკვეული რაოდენობის პროდუქტი.

მაგალითი:

თუ ჩვენ ვიყენებთ რკინის ქლორიდის ჩვენს წინა მაგალითს და გვინდა ვიცოდეთ, რა რაოდენობით არის ქლორი დააკავშიროთ 100 გრამი რკინა და იცოდეთ რამდენია რკინის ტრიქლორიდი აწარმოებს.

განტოლება, რომელიც გამოხატავს რეაქციას, შემდეგია:

2Fe + 3Cl₂ -> 2FeCl₃

ახლა ჩვენ გავაკეთებთ მოლურ გაანგარიშებას ატომური მასების დამრგვალებით:

Fe = 56

კლ₂ = 70

FeCl₃ = 161

ჯერჯერობით თითოეული ნივთიერების 1 მოლის ღირებულება გვაქვს. ახლა ჩვენ ვხედავთ, რომ ასევე ეწოდება რიცხვს, რომელიც მიუთითებს რეაქტიული და პროდუქტის მოლეკულების რაოდენობაზე სტოქიომეტრიული კოეფიციენტი, და ის გვეუბნება, თუ ამ ნივთიერების რამდენი მოლი ურთიერთქმედებს. იმ შემთხვევაში, თუ კოეფიციენტია 1, ეს არ არის დაწერილი.

ასე რომ, ჩვენ შევცვლით მნიშვნელობებს:

2Fe = 2 (56) = 112

3Cl₂ = 3(70) = 210

2FeCl₃ = 2(161) = 322

ჩვენ ვიყენებთ სამ წესს ქლორის მასის გამოსათვლელად:

100/112 = x / 210

21000/112=187.5

ასე რომ, რკინასთან სრულად რეაგირებისთვის საჭიროა 187.5 გრამი ქლორი.

ახლა ჩვენ გამოვიყენებთ 3 წესს, რომ გამოვთვალოთ შედეგი პროდუქტი:

100/112 = x / 322

32200/112=287.5

ასე რომ, 287,5 გრამი რკინის ტრიქლორიდი მიიღება.

თუ დავამატებთ ურთიერთობით მიღებულ გრამებს, ამის შედეგად გვაქვს:

100 + 187.5 = 287.5

რომლითაც ვამოწმებთ თანხების სისწორეს.

სტოიქომეტრიული აღნიშვნა

ნაერთების სახელისა და შემადგენლობის გამოხატვისას ბუნდოვანი და დაბნეულობის თავიდან ასაცილებლად არაორგანული ნაერთების სხვადასხვა სახის ქიმიური აღნიშვნისას, IUPAC- მა (სუფთა და გამოყენებითი ქიმიის საერთაშორისო კავშირი) ხელი შეუწყო სტოქომეტრიული აღნიშვნის გამოყენებას, რომელიც ძირითადად გამოიყენება აკადემიურ და კვლევით სფეროებში. რომლითაც შეიცვალა სუფიქსების ან რომაული ციფრების გამოყენება, ბერძნული რიცხვითი პრეფიქსების გამოყენებით, რომლებიც მიუთითებენ თითოეული ელემენტის ატომების რაოდენობას, რომლებიც ქმნიან მოლეკულები. ერთეული ატომების შემთხვევაში პრეფიქსი გამოტოვებულია.

სტოიქომეტრიულ აღნიშვნაში პირველ რიგში არის ნახსენები ელექტროპოზიციური ელემენტი ან იონი, რასაც მოჰყვება ელექტრონეგატიური.

ფორმულა ძველი აღნიშვნა სტოიქომეტრიული აღნიშვნა

FeO შავი ოქსიდი, რკინის ოქსიდი რკინის ოქსიდი

რწმენა₂ან₃: რკინის ოქსიდი, რკინის III ოქსიდი დი-რკინის ტრიოქსიდი

რწმენა₃ან₄: რკინის ოქსიდი IV Tri- რკინის ტეტრაქსიდი

სტოიომეტრიული პრინციპის გამოყენების მაგალითები

მაგალითი 1დააბალანსეთ შემდეგი განტოლება:

HCl + MnO₂ -> MnCl₂ + 2 სთ₂O + Cl₂

ოქსიდის შემცირების მეთოდის გამოყენება (REDOX):

HCl + MnO₂ -> MnCl₂ + 2 სთ₂O + Cl₂

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

როგორც ვხედავთ, მანგანუმი შემცირდა +4 – დან +2 – მდე.

თუ გადავხედავთ მნიშვნელობებს თითოეული ელემენტისთვის, მანგანუმის გარდა, რომელიც შემცირებულია, ვხედავთ შემდეგ მნიშვნელობებს

ელემენტის რეაქტიული პროდუქტები

წყალბადის +1 +4

ქლორი -1 -4

ჟანგბადი -4 -4

ახლა ჩვენ უნდა დავაბალანსოთ რიცხვები, რომ მათ ჰქონდეთ იგივე მნიშვნელობები განტოლების ორივე მხარეს. მას შემდეგ, რაც ქლორი და წყალბადი ერთსა და იმავე მოლეკულაშია, ეს ნიშნავს, რომ მარილმჟავას 4 მოლეკულა საჭიროა ღირებულებების დასაბალანსებლად:

4HCl + MnO₂ -> MnCl₂ + 2 სთ₂O + Cl₂

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

მაგალითი 2: ზემოთ მოცემულ განტოლებაში:

4HCl + MnO₂ -> MnCl₂ + 2 სთ₂O + Cl₂

გამოთვალეთ რამდენი გრამი მანგანუმის დიოქსიდი საჭიროა 80 გრამი მანგანუმის დიქლორიდის წარმოებისთვის.

პირველ რიგში გამოვთვლით თითოეული მოლეკულის მოლურ მასას (დავამრგვალებთ მთლიანი რიცხვებით):

HCl = 1 + 35 = 36 X 4 = 144

MnO₂ = 55 + 16 + 16 = 87

MnCl₂ = 55 + 35 + 35 = 125

ჰ₂O = 1 + 1 + 16 = 18 X 2 = 36

კლ₂ = 35 + 35 = 70

ჩვენ ვიყენებთ სამის წესს:

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

ასე რომ, თქვენ დაგჭირდებათ 55.58 გრამი მაგნიუმის დიოქსიდი.

მაგალითი 3: ზემოთ მოცემულ განტოლებაში:

4HCl + MnO₂ -> MnCl₂ + 2 სთ₂O + Cl₂

გამოთვალეთ რამდენი გრამი მარილმჟავას სჭირდება 80 გრამი მანგანუმის დიქლორიდი.

ვინაიდან უკვე ვიცით მნიშვნელობები, ვიყენებთ სამის წესს:

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

დასჭირდება 92,16 გრამი მარილმჟავა.

მაგალითი 4: იგივე განტოლებაში:

4HCl + MnO₂ -> MnCl₂ + 2 სთ₂O + Cl₂

გამოთვალეთ რამდენი გრამი წყალი იწარმოება 125 გრამი მანგანუმის დიქლორიდის წარმოებით.

ჩვენ ვცვლით მნიშვნელობებს და ვიყენებთ სამის წესს:

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

გამოვა 36 გრამი წყალი.