Основно съдържание
Химична библиотека
Курс: Химична библиотека > Раздел 5
Урок 2: СтехиометрияСтехиометрия
Въведение
Едно изравнено химично уравнение е аналогично на рецепта за шоколадови бисквитки. То показва какви реактанти (съставки) се комбинират и какви продукти се получават (бисквитките). То също показва количествената зависимост между реактантите и продуктите (като например колко чаши брашно са необходими, за да се направи една партида бисквитки).
Тези числови зависимости са познати като реакционна стехиометрия, термин, изведен от древногръцките думи stoicheion ("елемент") и metron ("мярка"). В тази статия ще разгледаме как можем да използваме стехиометричните зависимости в изравнени химични уравнения, за да определим количествата вещества, изразходени и получени в една химична реакция.
Изравнени уравнения и моларни съотношения
Чест вид стехиометрична зависимост е моларното съотношение, което дава връзката на количеството в молове на всеки две вещества в химична реакция. Можем да запишем моларно съотношение за двойка вещества, като погледнем коефициентите пред всяко вещество в изравненото химично уравнение. Например да разгледаме уравнението за реакцията между железен (III) оксид и метален алуминий:
Коефициентите в уравнението ни казват, че мол реагира с мола , образувайки мола и мол . Можем да запишем отношението между и като следното моларно съотношение:
Като използваме това съотношение, можем да изчислим колко мола са необходими, за да реагират напълно с определено количество , или обратно. В общия случай моларните съотношения могат да се използват за преобразуване на количества от всеки две вещества, участващи в химична реакция. За да илюстрираме това, ще разгледаме пример, в който използваме моларно съотношение, за да преобразуваме количества реактанти.
Пример: Използване на моларните отношения за изчисляване на масата на реактант
Разгледай следното неизравнено уравнение:
Колко грама са необходими, за да реагират напълно с грама ?
Първо: трябва да изравним уравнението! В този случай имаме атом и атома от страната на реактантите и атома и атома от страната на продуктите. Можем да изравним уравнението, като поставим пред (така че да има по атома от всяка страна) и пред (така че да има атома и атома от всяка страна). Това ни дава следното изравнено уравнение:
Сега, когато имаме изравненото уравнение, нека преминем към решаването на задачата. Да си припомним, че търсим количеството , което е необходимо, за да реагира напълно с грама . Можем да се справим с тази стехиометрична задача, като използваме следните стъпки:
Стъпка 1: Преобразуване на известните маси на реактантите в молове
За да свържем количествата и , като използваме моларно съотношение, първо трябва да знаем количеството в молове. Можем да преобразуваме грама в молове, като използваме моларната маса на ( ):
Стъпка 2: Използване на моларното съотношение за намиране на моловете от другия реактант
Сега, когато имаме количеството в молове, нека преобразуваме от молове в молове , като използваме подходящото моларно съотношение. Според коефициентите в изравненото химично уравнение мола са необходими за всеки мол , така че моларното съотношение е
Като умножим броя молове по този коефициент, получаваме броя необходими молове :
Забележи как записахме моларното съотношение така, че моловете да се съкратят и така получихме молове като крайни единици. За да научиш как единиците могат да се третират като числа за лесно изчисляване в подобни задачи, виж това видео за анализа на мерните единици.
Стъпка 3: Представяне на моловете от другите реактанти като маса
Търсим масата в грамове, така че последната стъпка е да преобразуваме мола в грамове. Можем да направим това, като използваме моларната маса на ( ):
Следователно са необходими за пълно неутрализиране на грама в тази реакция.
Пряк път: Можем също така да комбинираме всички три стъпки в едно-единствено изчисление, както е показано в следния израз:
Но се увери, че обръщаш особено внимание на мерните единици, ако предприемеш този подход!
Резюме
Изравненото химично уравнение ни показва количествената зависимост между всеки от участващите елементи в химичната реакция. Можем да използваме тези числови зависимости, за да запишем моларните съотношения, което ни позволява да преобразуваме между количествата реактанти и/или продукти (и, следователно, да решаваме стехиометричните задачи!).
За да научиш за други чести стехиометрични изчисления, виж тази вълнуваща поредица за ограничаващи реактанти и процентен добив!
Искаш ли да се присъединиш към разговора?
Все още няма публикации.