Stechiometrijos principo pavyzdys

The stechiometrijos principas yra cheminis principas, teigiantis, kad kiekvienoje cheminėje reakcijoje yra pusiausvyra tarp atomų skaičius reaguojančiose molekulėse ir atomų skaičius reaguojančiose molekulėse gaminti.

Šis principas pagrįstas materijos išsaugojimo dėsniu, kuris teigia, kad kiekviename yra vienodas atomų skaičius Reaktingų medžiagų elementas bus išsaugotas reakcijos produktuose, nors ir derinamas skirtingais būdais.

Vykstant cheminei reakcijai, ryšiai, sudarantys reaguojančių junginių (reaguojančių medžiagų) molekules, nutrūksta ir modifikuojami, gaunant vieną ar daugiau medžiagų. Nors molekulės yra modifikuotos ir nebėra tos pačios, jas formuojantys atomai susijungia a skiriasi, tačiau bendras atomų skaičius yra išsaugotas, todėl prieš ir po jo jis turi būti vienodas reakcija.

Pavyzdžiui, vykdant šią cheminę reakciją:

HCl + NaOH -> NaCl + H₂ARBA

Pagal stechiometrinį principą kiekvienoje lygties pusėje turi būti vienodas atomų skaičius. Pažiūrėkime į tą lygtį, kurią matėme:

HCl + NaOH	-->	NaCl + H2ARBA
Vandenilis = 2 Natris = 1 Chloras = 1 Deguonis = 1	= = = =	Vandenilis = 2 Natris = 1 Chloras = 1 Deguonis = 1

Stechiometriniai skaičiavimai

Stechiometriniai skaičiavimai yra operacijos, kurių metu mes patikriname, ar lygtyse laikomasi stechiometrinio principo, taip pat praktiniai jo pritaikymai.

Ankstesniame druskos rūgšties ir natrio hidroksido derinio pavyzdyje natrio chloridui ir vandeniui gaminti padarėme stechiometrinis skaičiavimas pagal atomų skaičių.

Kitas tikrinimo metodas yra stechiometrinis skaičiavimas pagal atominės masės vienetus, Kuris apskaičiuojamas remiantis sujungtų elementų atominių masių suma.

Šį skaičiavimą galima atlikti absoliučiomis masėmis arba apvalinant. Aukščiau pateiktame pavyzdyje:

Skaičiavimas pagal absoliučiąją masę dviejų dešimtųjų tikslumu:

HCl + Na O H -> Na Cl + H₂ ARBA

(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

Atomo masės apvalinimo skaičiavimas:

HCl + Na O H -> Na Cl + H₂ ARBA

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

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

76 --> 76

Stechiometrinių lygčių taikymas

Vienas iš stechiometrinių lygčių panaudojimo būdų yra balansuojančios lygtys, kurį galima padaryti naudojant „Redox“ arba bandymų ir klaidų metodus, nes abiem atvejais Tikslas yra patikrinti, ar reaguojančiose medžiagose ir reaktoriuose yra vienodas kiekvieno elemento atomų skaičius Produktai.

Šiame pavyzdyje turime geležies trichloridą:

Fe + Cl2 = FeCl3

Fe + Cl2	-->	FeCl3
Geležis = 1 Chloras = 2	= ~	Geležis = 1 Chloras = 3

Šiuo atveju mes žinome reaktyvių molekulių formules: geležį (Fe) ir chlorą (Cl₂) ir jo produktas: geležies trichloridas (FeCl3₃) ir, kaip matome, chloro atomų skaičius nėra vienodas abiejose lygtyse.

Norėdami įvykdyti stechiometrinį principą, turime surasti bendrą reakcijoje dalyvaujančių atomų ir produkto skaičių, kad jie būtų vienodi.

Norėdami tai padaryti, mes naudojame vieną iš lygčių balansavimo metodų (Redox, bandymas ir klaida). Šiame pavyzdyje naudosime bandymų ir klaidų metodą.

Mažiausias 2 ir 3 kartotinis yra 6. Padauginę taip, kad kiekvienoje lygties pusėje būtų po 6 chloro atomus, turėsime:

Fe + 3Cl2	-->	2FeCl3
Geležis = 1 Chloras = 6	~ =	Geležis = 2 Chloras = 6

Mes jau subalansavome chloro atomus, bet dabar mums trūksta geležies atomo. Kaip galime suprasti, trūkstamas atomas yra reagento pusėje. Tada turėsime:

2Fe + 3Cl2	-->	2FeCl3
Geležis = 2 Chloras = 6	= =	Geležis = 2 Chloras = 6

Kaip matome, reagentuose jau turime 6 chloro atomus, esančius 3 molekulėse, ir kiekvienoje produkto molekulėje po 6 atomus pasiskirstę po tris atomus. Dabar matome, kad norint gauti vienodą geležies atomų kiekį produkte, reagentuose reikia dviejų geležies molekulių. Mes subalansavome lygtį.

Kitas stechiometrinių lygčių naudojimas yra reagentų skaičiavimas, kad būtų išvengta bet kurios medžiagos atliekos, pavyzdžiui, medžiagų kiekio rūgščiai neutralizuoti ar a bazė.

Tai pasiekiama apskaičiuojant molinį kiekį: Kiekvieno iš molekulių sudarančių atomų atominių masių suma sudaro jo molinę masę. Pavyzdžiui:

Jei ieškosime boro rūgšties (trioksoboro rūgšties) molinės masės, kurios formulė yra: H₃BO₃, pirmiausia apskaičiuojame kiekvieno jo komponento molekulines mases, naudodamiesi periodine lentele:

H₃ = (3)(1.00) = 3.00

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

ARBA₃ = (3)(15.99) = 47.94

Molinė masė = 61,78

Tai reiškia, kad 1 molis boro rūgšties yra lygus 61,78 gramo.

Kiekvieno junginio molių apskaičiavimas padės apskaičiuoti tikslų reaktyvių medžiagų kiekį kad jis nesibaigtų ar nereikėtų reakcijos metu, taip pat apskaičiuoti, kiek gauti tam tikrą produkto kiekį.

Pavyzdys:

Jei naudosime ankstesnį mūsų geležies chlorido pavyzdį ir norime sužinoti, kiek chloro yra sujungti su 100 gramų geležies ir žinoti, kiek yra geležies trichlorido gamins.

Reakciją išreiškianti lygtis yra tokia:

2Fe + 3Cl₂ -> 2FeCl₃

Dabar mes atliekame molinį skaičiavimą apvalindami atomines mases:

Fe = 56

Cl₂ = 70

FeCl₃ = 161

Iki šiol kiekvienos medžiagos vertė yra 1 molis. Dabar matome, kad taip pat vadinamas skaičius, nurodantis reaktyviųjų ir produkto molekulių skaičių stechiometrinis koeficientasir tai mums nurodo, kiek tos medžiagos molių sąveikauja. Jei koeficientas yra 1, jis nerašomas.

Taigi pakeisdami vertes, kurias turėsime:

2Fe = 2 (56) = 112

3Cl₂ = 3(70) = 210

2FeCl₃ = 2(161) = 322

Skaičiuodami chloro masę, taikome trijų taisyklę:

100/112 = x / 210

21000/112=187.5

Taigi, norint visiškai reaguoti su geležimi, reikės 187,5 gramo chloro.

Gautam produktui apskaičiuoti taikome 3 taisyklę:

100/112 = x / 322

32200/112=287.5

Taigi bus pagaminta 287,5 gramo geležies trichlorido.

Jei pridedame santykius, gautus gramus, turime:

100 + 187.5 = 287.5

Su kuriais mes tikriname, ar sumos yra teisingos.

Stechiometrinis žymėjimas

Siekiant išvengti dviprasmybių ir painiavos, išreiškiant junginių pavadinimą ir sudėtį, įvairių rūšių neorganinių junginių cheminėse žymėse, IUPAC (Tarptautinė grynosios ir taikomosios chemijos sąjunga) skatino naudoti stechiometrinius žymėjimus, naudojamus daugiausia akademinėse ir mokslinių tyrimų srityse, pakeičiant priesagų ar romėniškų skaičių naudojimą, vartojant graikiškus skaitinius priešdėlius, nurodančius kiekvieno elemento, sudarančio molekulės. Vienetinių atomų atveju priešdėlis praleidžiamas.

Stechiometrinėje notacijoje pirmiausia minimas elektropozityvus elementas arba jonas, po to - elektronegatyvas.

Formulė Senasis žymėjimas Stechiometrinis žymėjimas

FeO Geležies oksidas, Geležies oksidas Geležies oksidas

Tikėjimas₂ARBA₃: Geležies oksidas, geležies III oksidas di-geležies trioksidas

Tikėjimas₃ARBA₄: IV geležies oksidas Tri-geležies tetraoksidas

Stechiometrinio principo taikymo pavyzdžiai

1 pavyzdys: Subalansuokite šią lygtį:

HCl + MnO₂ -> MnCl₂ + 2H₂O + Cl₂

Taikant redukcijos oksidu metodą (REDOX):

HCl + MnO₂ -> MnCl₂ + 2H₂O + Cl₂

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

Kaip matome, manganas sumažėjo nuo +4 iki +2.

Peržiūrėję kiekvieno elemento vertes, išskyrus manganą, kuris buvo sumažintas, matome šias vertes

Reaktyvūs elementai

Vandenilis +1 +4

Chloras -1 -4

Deguonis -4 -4

Taigi dabar turime subalansuoti skaičius, kad abiejose lygties pusėse jie būtų vienodi. Kadangi chloras ir vandenilis yra toje pačioje molekulėje, tai reiškia, kad vertėms subalansuoti reikalingos 4 druskos rūgšties molekulės:

4HCl + MnO₂ -> MnCl₂ + 2H₂O + Cl₂

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

2 pavyzdys: Pirmiau pateiktoje lygtyje:

4HCl + MnO₂ -> MnCl₂ + 2H₂O + Cl₂

Apskaičiuokite, kiek gramų mangano dioksido reikia 80 gramų mangano dichlorido pagaminti.

Pirmiausia apskaičiuojame kiekvienos molekulės molinį svorį (suapvalinsime sveikais skaičiais):

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

Taikome trijų taisyklę:

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

Taigi jums reikės 55,58 gramo magnio dioksido.

3 pavyzdys: Pirmiau pateiktoje lygtyje:

4HCl + MnO₂ -> MnCl₂ + 2H₂O + Cl₂

Apskaičiuokite, kiek gramų druskos rūgšties reikia 80 gramų mangano dichlorido pagaminti.

Kadangi mes jau žinome vertes, taikome trijų taisyklę:

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

Tai užtruks 92,16 gramų druskos rūgšties.

4 pavyzdys: Toje pačioje lygtyje:

4HCl + MnO₂ -> MnCl₂ + 2H₂O + Cl₂

Apskaičiuokite, kiek gramų vandens susidaro gaminant 125 gramus mangano dichlorido.

Mes pakeičiame vertes ir taikome trijų taisyklę:

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

Bus pagaminta 36 gramai vandens.