Exempel på principen för stökiometri

De stökiometriprincip är den kemiska principen som fastställer att det i varje kemisk reaktion finns en jämvikt mellan antalet atomer i de reagerande molekylerna och antalet atomer i de reagerande molekylerna producera.

Denna princip är baserad på lagen för bevarande av materia, som säger att samma antal atomer i var och en Element i reaktiva ämnen kommer att konserveras i reaktionsprodukterna, även om de kombineras på olika sätt.

När en kemisk reaktion äger rum bryts och modifieras bindningarna som bildar molekylerna i de reagerande föreningarna (reaktanterna), vilket ger upphov till ett eller flera ämnen. Även om molekylerna är modifierade och inte längre är desamma, kombineras atomerna som bildar dem i a olika, men det totala antalet atomer bevaras, så det måste vara detsamma före och efter reaktion.

Till exempel i följande kemiska reaktion:

HCl + NaOH -> NaCl + H₂ELLER

Enligt den stökiometriska principen måste det finnas samma antal atomer på varje sida av ekvationen. Låt oss se det för den ekvation vi såg:

HCl + NaOH	-->	NaCl + H2ELLER
Väte = 2 Natrium = 1 Klor = 1 Syre = 1	= = = =	Väte = 2 Natrium = 1 Klor = 1 Syre = 1

Stökiometriska beräkningar

Stökiometriska beräkningar är operationerna med vilka vi verifierar att den stökiometriska principen uppfylls i ekvationerna, liksom dess praktiska tillämpningar.

I föregående exempel på kombinationen av saltsyra och natriumhydroxid, för att producera natriumklorid och vatten, gjorde vi en stökiometrisk beräkning efter atomantal.

En annan metod för kontroll är stökiometrisk beräkning av atommasseenheter, Där beräkningen görs baserat på summan av atommassorna för de element som kombineras.

Denna beräkning kan göras med de absoluta massorna eller genom avrundning. I exemplet ovan:

Beräkning med absolut massa till två decimaler:

HCl + NaOH -> NaCl + H₂ ELLER

(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

Beräkning av avrundning av atommassa:

HCl + NaOH -> NaCl + H₂ ELLER

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

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

76 --> 76

Tillämpningar av stökiometriska ekvationer

En av användningarna av stökiometriska ekvationer är balanseringsekvationer, vilket kan göras antingen med Redox eller försök och felmetoder, eftersom i båda fallen Syftet är att kontrollera att det finns samma antal atomer för varje element i reaktanterna och i Produkter.

I följande exempel har vi järntriklorid:

Fe + Cl2 = FeCl3

Fe + Cl2	-->	FeCl3
Järn = 1 Klor = 2	= ~	Järn = 1 Klor = 3

I det här fallet känner vi till formlerna för de reaktiva molekylerna: Järn (Fe) och klor (Cl₂) och dess produkt: järntriklorid (FeCl3₃) och som vi ser är antalet kloratomer inte detsamma i båda ekvationerna.

För att uppfylla den stökiometriska principen måste vi hitta det totala antalet atomer som är involverade i reaktionen och produkten så att de är desamma.

För att göra detta använder vi en av ekvationsbalanseringsmetoderna (Redox, trial and error). I det här exemplet använder vi test- och felmetoden.

Den minst vanliga multipeln av 2 och 3 är 6. Om vi ​​multiplicerar så att det finns 6 kloratomer på vardera sidan av ekvationen har vi följande:

Fe + 3Cl2	-->	2FeCl3
Järn = 1 Klor = 6	~ =	Järn = 2 Klor = 6

Vi har redan balanserat kloratomerna, men nu saknar vi en järnatom. Som vi kan räkna ut är den saknade atomen på reaktantsidan. Då kommer vi att ha:

2Fe + 3Cl2	-->	2FeCl3
Järn = 2 Klor = 6	= =	Järn = 2 Klor = 6

Som vi kan se har vi redan 6 kloratomer belägna i 3 molekyler i reaktanterna och 6 atomer fördelade i grupper om tre atomer i varje produktmolekyl. Nu ser vi att för att få samma antal järnatomer i produkten behöver vi två järnmolekyler i reaktanterna. Vi har balanserat ekvationen.

En annan användning av stökiometriska ekvationer är beräkningen av reaktanter, båda för att undvika avfall av något av ämnena, såsom att beräkna mängden ämnen för att neutralisera en syra eller a bas.

Detta uppnås genom molberäkning: summan av atommassorna för var och en av de atomer som utgör en molekyl ger som resultat dess molmassa. Till exempel:

Om vi ​​letar efter molmassan av borsyra (trioxoborsyra) vars formel är: H₃BO₃, beräknar vi först molekylmassorna för var och en av dess komponenter med hjälp av det periodiska systemet:

H₃ = (3)(1.00) = 3.00

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

ELLER₃ = (3)(15.99) = 47.94

Molmassa = 61,78

Vilket innebär att 1 mol borsyra är lika med 61,78 gram.

Beräkningen av molen av varje förening tjänar oss sedan till att beräkna den exakta mängden reaktiva ämnen, båda så att det inte är över eller behövs under reaktionen, samt att beräkna hur mycket man får en viss mängd produkt.

Exempel:

Om vi ​​använder vårt tidigare exempel på järnklorid och vi vill veta hur mycket klor det finns att kombinera med 100 gram järn och veta hur mycket järntriklorid som är kommer att producera.

Ekvationen som uttrycker reaktionen är följande:

2Fe + 3Cl₂ -> 2FeCl₃

Nu gör vi molberäkningen genom att avrunda atommassorna:

Fe = 56

Cl₂ = 70

FeCl₃ = 161

Hittills har vi värdet 1 mol av varje ämne. Nu ser vi att antalet som indikerar antalet reaktiva och produktmolekyler också kallas stökiometrisk koefficient, och det berättar hur många mol av det ämnet som interagerar. Om koefficienten är 1 skrivs den inte.

Så ersätter de värden som vi har:

2Fe = 2 (56) = 112

3Cl₂ = 3(70) = 210

2FeCl₃ = 2(161) = 322

Vi tillämpar regeln tre för att beräkna klormassan:

100/112 = x / 210

21000/112=187.5

Så det tar 187,5 gram klor att reagera helt med järnet.

Nu tillämpar vi regeln 3 för att beräkna den resulterande produkten:

100/112 = x / 322

32200/112=287.5

Så 287,5 gram järntriklorid kommer att produceras.

Om vi ​​lägger till de gram som erhållits med förhållandet har vi som ett resultat:

100 + 187.5 = 287.5

Med vilken vi kontrollerar att beloppen är korrekta.

Stökiometrisk notation

För att undvika tvetydigheter och förvirring när man uttrycker föreningarnas namn och sammansättning, i de olika typerna av kemisk beteckning av oorganiska föreningar, IUPAC (International Union of Pure and Applied Chemistry) har främjat användningen av stökiometrisk notation, som främst används inom akademiska och forskningsområden, med vilken användningen av suffix eller romerska siffror ändras, med hjälp av grekiska numeriska prefix som anger antalet atomer för varje element som utgör molekyler. När det gäller enhetsatomer utelämnas prefixet.

I stökiometrisk notering nämns det elektropositiva elementet eller jonen först, följt av den elektronegativa.

Formel Old Notation Stoichiometric Notation

FeO Järnoxid, Järnoxid Järnoxid

Tro₂ELLER₃: Järnoxid, Järn III-oxid Di-järntrioxid

Tro₃ELLER₄: Järnoxid IV Tri-järntetraoxid

Exempel på tillämpningar av den stökiometriska principen

Exempel 1: Balansera följande ekvation:

HCl + MnO₂ -> MnCl₂ + 2H₂O + Cl₂

Tillämpa oxidreduktionsmetoden (REDOX):

HCl + MnO₂ -> MnCl₂ + 2H₂O + Cl₂

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

Som vi kan se har mangan reducerats från +4 till +2.

Om vi ​​granskar värdena för varje element, exklusive mangan, som har reducerats, ser vi följande värden

Elementreaktiva produkter

Väte +1 +4

Klor -1 -4

Syre -4 -4

Så nu måste vi balansera siffrorna så att de har samma värden på båda sidor av ekvationen. Eftersom klor och väte finns i samma molekyl, betyder detta att fyra molekyler saltsyra krävs för att balansera värdena:

4HCl + MnO₂ -> MnCl₂ + 2H₂O + Cl₂

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

Exempel 2: I ovanstående ekvation:

4HCl + MnO₂ -> MnCl₂ + 2H₂O + Cl₂

Beräkna hur många gram mangandioxid som krävs för att producera 80 gram mangandiklorid.

Vi beräknar först molvikten för varje molekyl (vi kommer att avrunda med heltal):

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

Vi tillämpar regeln om tre:

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

Så du behöver 55,58 gram magnesiumdioxid.

Exempel 3: I ovanstående ekvation:

4HCl + MnO₂ -> MnCl₂ + 2H₂O + Cl₂

Beräkna hur många gram klorvätesyra som krävs för att producera 80 gram mangandiklorid.

Eftersom vi redan känner till värdena tillämpar vi regeln om tre:

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

Det tar 92,16 gram saltsyra.

Exempel 4: I samma ekvation:

4HCl + MnO₂ -> MnCl₂ + 2H₂O + Cl₂

Beräkna hur många gram vatten som produceras genom att producera 125 gram mangandiklorid.

Vi ersätter värdena och tillämpar regeln om tre:

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

36 gram vatten kommer att produceras.