Esimerkki stökiometrian periaatteesta

stökiometrian periaate on kemiallinen periaate, joka osoittaa, että jokaisessa kemiallisessa reaktiossa on tasapaino atomien määrä reagoivissa molekyyleissä ja atomien määrä reagoivissa molekyyleissä tuottaa.

Tämä periaate perustuu aineen säilymislakiin, jonka mukaan kussakin on sama määrä atomeja Reaktiivisten aineiden elementti säilyy reaktiotuotteissa, vaikka ne yhdistetään eri tavoin.

Kun kemiallinen reaktio tapahtuu, sidokset, jotka muodostavat reagoivien yhdisteiden molekyylit (reagoivat aineet), rikkoutuvat ja muunnetaan, mikä johtaa yhteen tai useampaan aineeseen. Vaikka molekyylit ovat modifioituja eivätkä ole enää samat, niitä muodostavat atomit yhdistyvät a: ssa eri, mutta atomien kokonaismäärä on säilynyt, joten sen on oltava sama ennen ja jälkeen reaktio.

Esimerkiksi seuraavassa kemiallisessa reaktiossa:

HCl + NaOH -> NaCl + H₂TAI

Stökiometrisen periaatteen mukaan yhtälön kummallakin puolella on oltava sama määrä atomeja. Katsotaanpa se yhtälö, jonka näimme:

HCI + NaOH	-->	NaCl + H2TAI
Vety = 2 Natrium = 1 Kloori = 1 Happi = 1	= = = =	Vety = 2 Natrium = 1 Kloori = 1 Happi = 1

Stökiometriset laskelmat

Stökiometriset laskelmat ovat toimintoja, joiden avulla varmistamme, että stoikiometrinen periaate täyttyy yhtälöissä, sekä sen käytännön sovellukset.

Edellisessä esimerkissä suolahapon ja natriumhydroksidin yhdistelmästä natriumkloridin ja veden tuottamiseksi teimme a stökiometrinen laskenta atomilaskennalla.

Toinen tarkastusmenetelmä on stoikiometrinen laskenta atomimassayksiköillä, Jossa laskenta tehdään yhdistettyjen alkuaineiden atomimassojen summan perusteella.

Tämä laskenta voidaan tehdä absoluuttisilla massoilla tai pyöristämällä. Yllä olevassa esimerkissä:

Laskeminen absoluuttisella massalla kahden desimaalin tarkkuudella:

HCl + NaOH -> NaCl + H₂ TAI

(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

Atomimassan pyöristyslaskenta:

HCl + NaOH -> NaCl + H₂ TAI

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

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

76 --> 76

Stökiometristen yhtälöiden sovellukset

Yksi stökiometristen yhtälöiden käyttötavoista on tasapainottavat yhtälöt, joka voidaan tehdä joko Redox- tai kokeiluvirheillä, koska molemmissa tapauksissa Tarkoituksena on tarkistaa, että reagoivissa aineissa ja reaktorissa on sama määrä kutakin alkuaineita Tuotteet.

Seuraavassa esimerkissä meillä on rautatrikloridia:

Fe + Cl2 = FeCl3

Fe + Cl2	-->	FeCl3
Rauta = 1 Kloori = 2	= ~	Rauta = 1 Kloori = 3

Tässä tapauksessa tiedämme reaktiivisten molekyylien kaavat: rauta (Fe) ja kloori (Cl₂) ja sen tuote: rautatrikloridi (FeCl3₃) ja kuten näemme, klooriatomien määrä ei ole sama molemmissa yhtälöissä.

Stökiometrisen periaatteen täyttämiseksi meidän on löydettävä reaktiossa mukana olevien atomien ja tuotteen kokonaismäärä siten, että ne ovat samat.

Tätä varten käytämme yhtä yhtälöiden tasapainotusmenetelmistä (Redox, kokeilu ja virhe). Tässä esimerkissä käytämme kokeiluversiomenetelmää.

2: n ja 3: n pienin yhteinen moninkertainen on 6. Jos kerrotaan niin, että yhtälön kummallakin puolella on 6 klooriatomia, meillä on seuraava:

Fe + 3Cl2	-->	2FeCl3
Rauta = 1 Kloori = 6	~ =	Rauta = 2 Kloori = 6

Olemme jo tasapainottaneet klooriatomit, mutta nyt puuttuu rautatomi. Kuten voimme selvittää, puuttuva atomi on reagenssipuolella. Sitten meillä on:

2Fe + 3Cl2	-->	2FeCl3
Rauta = 2 Kloori = 6	= =	Rauta = 2 Kloori = 6

Kuten voimme nähdä, reagoivissa aineissa on jo 6 klooriatomia, jotka sijaitsevat 3 molekyylissä, ja 6 atomia jakautunut kolmen atomin ryhmiin kussakin tuotemolekyylissä. Nyt näemme, että saadaksemme saman määrän rautatomeja tuotteessa tarvitsemme reagoiviin aineisiin kahta rautamolekyyliä. Olemme tasapainottaneet yhtälön.

Toinen stoikiometristen yhtälöiden käyttö on reagenssien laskeminen, molemmat välttämiseksi minkä tahansa aineen jätteet, kuten happamien tai neutraloivien aineiden määrän laskeminen pohja.

Tämä saavutetaan moolilaskennalla: Kunkin molekyylin muodostavan atomin atomimassojen summa antaa tuloksena sen moolimassan. Esimerkiksi:

Jos etsimme boorihapon (trioksoboorihappo) moolimassaa, jonka kaava on: H₃BO₃, lasketaan ensin kunkin komponentin molekyylipainot jaksollisen järjestelmän avulla:

H₃ = (3)(1.00) = 3.00

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

TAI₃ = (3)(15.99) = 47.94

Moolimassa = 61,78

Mikä tarkoittaa, että 1 mooli boorihappoa on yhtä suuri kuin 61,78 grammaa.

Kunkin yhdisteen moolien laskeminen auttaa meitä laskemaan reaktiivisten aineiden tarkka määrä, molemmat jotta se ei olisi ohi tai sitä ei tarvita reaktion aikana, samoin kuin laskea kuinka paljon tietty määrä tuotetta saadaan.

Esimerkki:

Jos käytämme edellistä esimerkkiä rautakloridista ja haluamme tietää kuinka paljon klooria on yhdistää 100 grammaan rautaa ja tietää kuinka paljon rautatrikloridia on tuottaa.

Reaktion ilmaiseva yhtälö on seuraava:

2Fe + 3Cl₂ -> 2FeCl₃

Nyt teemme moolilaskennan pyöristämällä atomimassat:

Fe = 56

Cl₂ = 70

FeCl₃ = 161

Toistaiseksi meillä on arvo 1 mooli kutakin ainetta. Nyt näemme, että kutsutaan myös lukua, joka osoittaa reaktiivisten ja tuotemolekyylien lukumäärän stoikiometrinen kerroin, ja se kertoo meille, kuinka monta moolia ainetta on vuorovaikutuksessa. Jos kerroin on 1, sitä ei kirjoiteta.

Joten korvaamalla meillä olevat arvot:

2Fe = 2 (56) = 112

3Cl₂ = 3(70) = 210

2FeCl₃ = 2(161) = 322

Sovellamme kolmen sääntöä kloorin massan laskemiseen:

100/112 = x / 210

21000/112=187.5

Joten kestää 187,5 grammaa klooria reagoimaan täysin raudan kanssa.

Nyt sovellamme 3-sääntöä saadun tuotteen laskemiseksi:

100/112 = x / 322

32200/112=287.5

Joten 287,5 grammaa rautatrikloridia tuotetaan.

Jos lisätään suhteella saadut grammat, tuloksena on:

100 + 187.5 = 287.5

Millä tarkistamme, että määrät ovat oikein.

Stökiometrinen merkintätapa

Epäselvyyksien ja sekaannusten välttämiseksi ilmaisemalla yhdisteiden nimi ja koostumus epäorgaanisten yhdisteiden erityyppisissä kemiallisissa merkinnöissä IUPAC (International Union of Pure and Applied Chemistry) on edistänyt stoikiometristen merkintöjen käyttöä, jota käytetään pääasiassa akateemisilla ja tutkimusaloilla, jolla loppuliitteiden tai roomalaisten numeroiden käyttöä muutetaan käyttämällä kreikkalaisia ​​numeerisia etuliitteitä, jotka osoittavat kunkin alkuaineen atomien määrän, jotka muodostavat molekyylejä. Yksikköatomien kohdalla etuliite jätetään pois.

Stökiometrisessä merkinnässä mainitaan ensin elektropositiivinen elementti tai ioni, jota seuraa elektronegatiivinen.

Formula Old Notation Stökiometrinen merkintätapa

FeO Rautaoksidi, rautaoksidi Rautaoksidi

Usko₂TAI₃: Rautaoksidi, rauta III -oksidi Di-rautatrioksidi

Usko₃TAI₄: Rautaoksidi IV Tri-rauta-tetraoksidi

Esimerkkejä stökiometrisen periaatteen sovelluksista

Esimerkki 1: Tasapainota seuraava yhtälö:

HCl + MnO₂ -> MnCl₂ + 2H₂O + Cl₂

Oksidipelkistysmenetelmän (REDOX) käyttö:

HCl + MnO₂ -> MnCl₂ + 2H₂O + Cl₂

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

Kuten voimme nähdä, mangaani on vähentynyt +4: stä +2: een.

Jos tarkastelemme kunkin elementin arvoja, lukuun ottamatta mangaania, jota on vähennetty, näemme seuraavat arvot

Elementin reaktiiviset tuotteet

Vety +1 +4

Kloori -1-4

Happi -4-4

Joten nyt meidän on tasapainotettava luvut siten, että niillä on samat arvot yhtälön molemmin puolin. Koska kloori ja vety ovat samassa molekyylissä, tämä tarkoittaa, että arvojen tasapainottamiseen tarvitaan 4 suolahappomolekyyliä:

4HCl + MnO₂ -> MnCl₂ + 2H₂O + Cl₂

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

Esimerkki 2: Yllä olevassa yhtälössä:

4HCl + MnO₂ -> MnCl₂ + 2H₂O + Cl₂

Laske kuinka monta grammaa mangaanidioksidia tarvitaan 80 gramman mangaanidikloridin tuottamiseksi.

Lasketaan ensin kunkin molekyylin moolipaino (pyöristämme kokonaisluvuilla):

HCI = 1 + 35 = 36 X4 = 144

MnO₂ = 55 + 16 + 16 = 87

MnCl₂ = 55 + 35 + 35 = 125

H₂O = 1 + 1 + 16 = 18 X2 = 36

Cl₂ = 35 + 35 = 70

Sovellamme kolmen säännön:

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

Tarvitset siis 55,58 grammaa magnesiumoksidia.

Esimerkki 3: Yllä olevassa yhtälössä:

4HCl + MnO₂ -> MnCl₂ + 2H₂O + Cl₂

Laske kuinka monta grammaa suolahappoa tarvitaan 80 gramman mangaanidikloridin tuottamiseen.

Koska tiedämme jo arvot, sovellamme kolmen sääntöä:

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

Se vie 92,16 grammaa suolahappoa.

Esimerkki 4: Samassa yhtälössä:

4HCl + MnO₂ -> MnCl₂ + 2H₂O + Cl₂

Laske kuinka monta grammaa vettä syntyy tuottamalla 125 grammaa mangaanidikloridia.

Korvamme arvot ja sovellamme kolmen sääntöä:

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

Tuotetaan 36 grammaa vettä.