როგორ გავაკეთოთ სტოიომეტრია (სურათებით)

2024 ავტორი: Jason Gerald | [email protected]. ბოლოს შეცვლილი: 2024-01-15 08:18

ქიმიურ რეაქციაში მატერია არც შეიძლება შეიქმნას და არც განადგურდეს, ამიტომ რეაქციის პროდუქტები ტოლი უნდა იყოს რეაქციაში შემავალი ნივთიერებების რაოდენობისა. სტოიქიომეტრია არის რეაქციის ელემენტების რაოდენობრივი ურთიერთობის შესწავლა, რაც გულისხმობს მათში შემავალი რეაქტივებისა და პროდუქტების მასის გამოთვლას. სტოიომეტრია არის მათემატიკისა და ქიმიის ერთობლიობა და გამოიყენება ზემოთ მოყვანილი ერთი მარტივი პრინციპის საფუძველზე, რომ მატერია არასოდეს იზრდება ან მცირდება რეაქციაში. ქიმიის ნებისმიერი პრობლემის გადაჭრის პირველი ნაბიჯი არის განტოლებების დაბალანსება.

ნაბიჯი

ნაწილი 1 დან 4: ბალანსირება ქიმიური განტოლებები

ნაბიჯი 1. ჩამოწერეთ ატომების რაოდენობა, რომლებიც ქმნიან თითოეულ ნაერთს განტოლების ორივე მხარეს

ქიმიური განტოლებები დაგეხმარებათ რეაქციის თითოეული ელემენტის ატომის იდენტიფიცირებაში. ქიმიურ რეაქციაში მატერია არც შეიძლება შეიქმნას და არც განადგურდეს, ამიტომ განტოლება არათანაბარია, თუ განტოლების ორივე მხარეს შემადგენელი ატომების რიცხვი (და ტიპები) არ არის ზუსტად იგივე.

• არ დაგავიწყდეთ ატომების რიცხვის გამრავლება კოეფიციენტზე ან ხაზის ქვემოთ მოცემულ რიცხვზე, თუ გაქვთ.
• მაგალითად, ჰ₂ᲘᲡᲔ₄ + Fe - Fe₂(ᲘᲡᲔ₄)₃ + H₂
• განტოლების მარცხენა მხარეს (რეაქტიული ნივთიერებები) არის 2 H, 1 S, 4 O და 1 Fe.
• განტოლების მარჯვენა მხარეს (პროდუქტი) არის 2 H, 3 S, 12 O და 2 Fe.

ნაბიჯი 2. დაამატეთ კოეფიციენტები ჟანგბადის და წყალბადის გარდა სხვა ელემენტების წინ, რათა გაწონასწორდეს განტოლების ორივე მხარე

იპოვნეთ ჟანგბადის და წყალბადის გარდა ელემენტების უმცირესი საერთო ჯამი განტოლების ორივე მხარეს ატომების რაოდენობის გასათანაბრებლად.

• მაგალითად, 2 -დან 1 -მდე ყველაზე მცირე საერთო ჯერადი (LCM) არის 2 Fe. ასე რომ, დაამატეთ რიცხვი 2 Fe ელემენტის წინ მარცხენა მხარეს, რომ დააბალანსოთ.
• LCM 3 -დან 1 -მდე არის 3 ელემენტი S. ასე რომ, დაამატეთ რიცხვი 3 ნაერთის H წინ₂ᲘᲡᲔ₄ განტოლების მარჯვენა და მარცხენა მხარეების დასაბალანსებლად.
• ამ ეტაპზე, ზემოთ მოყვანილი მაგალითის განტოლება იქნება: 3 სთ₂ᲘᲡᲔ₄ + 2 Fe - Fe₂(ᲘᲡᲔ₄)₃ + H₂

ნაბიჯი 3. დააბალანსეთ წყალბადის და ჟანგბადის ატომები

წყალბადის და ჟანგბადის ატომების რიცხვი ბოლოს დაბალანსებულია, რადგან ისინი ძირითადად რამოდენიმე მოლეკულაშია განტოლების ორივე მხარეს. ამ განტოლების დაბალანსების ეტაპზე, არ დაგავიწყდეთ ატომების ხელახალი გამოთვლა მას შემდეგ, რაც მოლეკულების წინ კოეფიციენტები დაამატეთ.

• აქ მოცემულ მაგალითში ჩვენ ვამატებთ რიცხვს 3 ნაერთის წინ₂ᲘᲡᲔ₄ასე რომ, ახლა წყალბადის 6 ატომია მარცხენა მხარეს, მაგრამ მხოლოდ 2 წყალბადის ატომი განტოლების მარჯვენა მხარეს. ჩვენ ასევე გვაქვს 12 ჟანგბადის ატომი მარცხენა მხარეს და 12 ჟანგბადის ატომი მარჯვენა მხარეს, ამიტომ ჟანგბადის ატომები ექვივალენტურია.
• წყალბადის ატომების დაბალანსება შეგვიძლია H– ს წინ რიცხვის დამატებით₂.
• დაბალანსების შემდეგ საბოლოო განტოლება არის 3 H₂ᲘᲡᲔ₄ + 2 Fe - Fe₂(ᲘᲡᲔ₄)₃ + 3 სთ₂.

ნაბიჯი 4. გადათვალეთ განტოლების ორივე მხარეს არსებული ატომები, რათა დარწმუნდეთ, რომ ისინი ერთნაირი რიცხვია

დასრულების შემდეგ, გადაანგარიშება და ორმაგი შემოწმება თანასწორობის არის სწორი ნაბიჯი. ამის გაკეთება შეგიძლიათ განტოლების ორივე მხარეს ყველა ატომის დამატებით და დარწმუნდით, რომ ისინი ერთნაირია.

• კიდევ ერთხელ შეამოწმეთ ჩვენი განტოლების ტოლობა, 3 სთ₂ᲘᲡᲔ₄ + 2 Fe - Fe₂(ᲘᲡᲔ₄)₃ + 3 სთ₂.
• ისრის მარცხენა მხარეს არის 6 H, 3 S, 12 O და 2 Fe.
• ისრის მარჯვენა მხარეს არის 2 Fe, 3 S, 12 O და 6 H.
• მარჯვენა და მარცხენა მხარეების ატომების რაოდენობა ზუსტად იგივეა, ამიტომ ეს განტოლება უკვე ექვივალენტურია.

ნაწილი 4 მეოთხედან: გრამებისა და მოლების გადაყვანა

ნაბიჯი 1. გამოთვალეთ მოცემული ნაერთის მასის მოლური მასა გრამებში

მოლური მასა არის გრამების რაოდენობა (გ) ნაერთის ერთ მოლში. ეს ერთეული საშუალებას გაძლევთ ადვილად გარდაქმნათ ნაერთის გრამი და მოლი. მოლური მასის გამოსათვლელად, თქვენ უნდა იცოდეთ ელემენტის რამდენი მოლეკულაა ნაერთში, ასევე ნაერთში თითოეული ელემენტის ატომური მასა.

• იპოვნეთ თითოეული ელემენტის ატომების რაოდენობა ნაერთში. მაგალითად, გლუკოზა არის C₆თ₁₂ო₆და შედგება 6 ნახშირბადის ატომისგან, 12 წყალბადის ატომისგან და 6 ჟანგბადის ატომისგან.
• გაარკვიეთ ატომური მასა გრამებში თითო მოლზე (გ/მოლი) თითოეული ატომისა. გლუკოზის შემადგენელი ელემენტების ატომური მასები არის: ნახშირბადი, 12.0107 გ/მოლი; წყალბადი, 1.007 გ/მოლი; და ჟანგბადი, 15,9994 გ/მოლი.
• თითოეული ატომის მასა გავამრავლოთ ნაერთში არსებული ატომების რაოდენობაზე. ნახშირბადი: 12.0107 x 6 = 72.0642 გ/მოლი; წყალბადი: 1,007 x 12 = 12,084 გ/მოლი; ჟანგბადი: 15.9994 x 6 = 95.9964 გ/მოლი.
• ყველა პროდუქტის ჯამი არის ნაერთის მოლური მასა. 72, 0642 + 12, 084 + 95, 9964 = 180, 1446 გ/მოლი. ან სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, გლუკოზის ერთი მოლეკულის მასა არის 180.14 გრამი.

ნაბიჯი 2. ნაერთის მასა გადააკეთეთ მოლებად მოლური მასის გამოყენებით

მოლური მასა შეიძლება გამოყენებულ იქნას როგორც კონვერტაციის ფაქტორი, ასე რომ თქვენ შეგიძლიათ გამოთვალოთ მოლების რაოდენობა მოცემული რაოდენობის გრამ ნიმუშში. გაყავით ცნობილი მასა (გ) მოლურ მასაზე (გ/მოლი). თქვენი გამოთვლების შესამოწმებლად მარტივი გზაა დარწმუნდეთ, რომ ერთეულები გააუქმებენ ერთმანეთს და დატოვებენ მხოლოდ მოლებს.

• მაგალითად: რამდენი მოლი არსებობს 8,2 გრამ წყალბადის ქლორიდში (HCl)?
• H- ის ატომური მასა არის 1.0007, ხოლო Cl არის 35.453, ამიტომ ზემოხსენებული ნაერთის მოლური მასა არის 1.007 + 35.453 = 36.46 გ/მოლი.
• ნაერთის გრამების რაოდენობის გაყოფა მისი მოლური მასის მიხედვით იძლევა: 8.2 გ / (36.46 გ / მოლი) = 0.225 მოლი HCl.

ნაბიჯი 3. განსაზღვრეთ რეაქტორებს შორის მოლური თანაფარდობა

რეაქციაში წარმოებული პროდუქტის რაოდენობის დასადგენად, თქვენ უნდა განსაზღვროთ მოლური თანაფარდობა. მოლური თანაფარდობა არის ნაერთების თანაფარდობა ერთმანეთთან და მითითებულია რეაქციაში ნაერთების კოეფიციენტებით, რომლებიც იყო ექვივალენტი.

• მაგალითად, როგორია KClO მოლური თანაფარდობა₃ ო -სთან ერთად₂ 2 KClO- ის რეაქციაში₃ - 2 KCl + 3 O₂.
• უპირველეს ყოვლისა, დარწმუნდით, რომ ზემოთ განტოლებები ექვივალენტურია. არასოდეს დაივიწყო ეს ნაბიჯი, წინააღმდეგ შემთხვევაში მიღებული მოლური თანაფარდობა არასწორი იქნება. ამ მაგალითში განტოლების ორივე მხარეს თითოეული ელემენტის რაოდენობა თანაბარია, ამიტომ რეაქცია დაბალანსებულია.
• თანაფარდობა KClO- ს შორის₃ ო -სთან ერთად₂ არის 2/3. თქვენ შეგიძლიათ განათავსოთ ნებისმიერი რიცხვი ზემოთ და ქვემოთ, იმდენად, რამდენადაც ის წარმოადგენს პრობლემის მთელ კომპლექსს.

ნაბიჯი 4. გავამრავლოთ ჯვარი მოლური თანაფარდობით, რათა ვიპოვოთ სხვა რეაქტინის მოლების რაოდენობა

რეაქციაში წარმოებული ან საჭირო რეაქციის დროს საჭირო რაოდენობის მოლის გამოსათვლელად, შეგიძლიათ გამოიყენოთ მოლური თანაფარდობა. ქიმიის პრობლემები, როგორც წესი, მოგთხოვთ განსაზღვროთ გარკვეული რეაქტინის მასიდან (გრამი) რეაქციაში საჭირო ან წარმოქმნილი მოლების რაოდენობა.

• მაგალითად, რეაქციის განტოლებაში N₂ + 3 სთ₂ - 2 NH₃ რამდენი მოლი NH₃ რაც 3.00 გრამი ნ₂ რომელიც რეაგირებს ჰ₂ საკმარისი რაოდენობით?
• ამ მაგალითში ჰ₂ ხელმისაწვდომია საკმარისი რაოდენობით და თქვენ არ გჭირდებათ მათი დათვლა პრობლემის გადასაჭრელად.
• პირველი, შეცვალეთ გრამის ერთეული N₂ იყავით მოლები აზოტის ატომური მასა არის 14.0067 გ/მოლი, ამიტომ მოლური მასა არის N₂ არის 28.0134 გ/მოლი. მასისა და მოლური მასის გაყოფა იძლევა 3.00 გ/28.0134 გ/მოლ = 0.107 მოლს.
• გამოთვალეთ თანაფარდობა პრობლემაში: NH₃: N₂ = x/0, 107 მოლი.
• ჯვარი ამრავლეთ ეს თანაფარდობა NH- ის მოლური თანაფარდობით₃ ნ₂: 2: 1 x/0, 107 მოლი = 2/1 = (2 x 0, 107) = 1x = 0.214 მოლი

ნაბიჯი 5. გადააკეთეთ მოლების ეს რაოდენობა მასაზე, ნაერთის მოლური მასის გამოყენებით

თქვენ კვლავ გამოიყენებთ მოლურ მასას, მაგრამ ახლა მოლური მასა საჭიროა როგორც მულტიპლიკატორი, რომ მოლების რაოდენობა გრამებში დაუბრუნდეს. დარწმუნდით, რომ გამოიყენეთ ნაერთის სწორი მოლური მასა.

მოლური მასა NH₃ არის 17.028 გ/მოლი. ასე რომ, 0.214 მოლი x (17,028 გრამი/მოლი) = 3,647 გრამი NH₃.

ნაწილი 3 მეოთხედან: გაზისა და მოლის ლიტრების გარდაქმნა

ნაბიჯი 1. გაარკვიეთ ხდება თუ არა რეაქცია სტანდარტულ წნევასა და ტემპერატურაზე (STP)

STP არის პირობების ერთობლიობა, რომლის საშუალებითაც იდეალური აირის 1 მოლს შეუძლია შეავსოს მოცულობა 22.414 ლიტრი (ლ). სტანდარტული ტემპერატურაა 273, 15 კელვინი (K) და სტანდარტული წნევა არის 1 ატმოსფერო (ატმ).

საერთოდ, პრობლემებში აღინიშნება, რომ რეაქცია ხდება 1 ატმოსფერულ და 273 K ტემპერატურაზე, ან STP– ში

ნაბიჯი 2. გამოიყენეთ კონვერტაციის ფაქტორი 22,414 ლ/მოლი, რომ ლიტრი გაზის რაოდენობა გადააკეთოთ მოლის გაზზე

თუ რეაქცია ხდება STP პირობებში, შეგიძლიათ გამოიყენოთ 22.414 ლ/მოლი გაზის ცნობილი მოცულობის მოლების რაოდენობის გამოსათვლელად. გაზის მოცულობა (ლ) გაყავით ამ კონვერტაციის ფაქტორზე, რათა იპოვოთ მოლების რაოდენობა.

მაგალითად, გარდაქმნას 3.2 ლიტრი N₂ გაზი moles: 3.2 ლ/22, 414 ლ/მოლი = 0.143 მოლი.

ნაბიჯი 3. გამოიყენეთ იდეალური გაზის კანონი ლიტრი გაზის გადასაყვანად, თუ არა STP პირობებში

თუ პრობლემაში რეაქცია არ ხდება STP პირობებში, თქვენ უნდა გამოიყენოთ იდეალური გაზის კანონი PV = nRT, რათა გამოთვალოთ რეაქციის მოლის რაოდენობა. P არის წნევა ატმოსფერულ ერთეულებში, V არის მოცულობა ლიტრებში, n არის მოლების რაოდენობა, R არის გაზის კანონის მუდმივი, 0.0821 ლ-ატ/მოლ-გრადუსი, ხოლო T არის ტემპერატურა კელვინის გრადუსში.

• ეს განტოლება შეიძლება გადაწყდეს მოლის გამოსათვლელად და გახდეს: n = RT/PV.
• გაზის მუდმივის ერთეულები შექმნილია ყველა სხვა ერთეული ცვლადის აღმოსაფხვრელად.
• მაგალითად, განსაზღვრეთ მოლების რაოდენობა 2.4 ლიტრ O- ში₂ 300 K და 1.5 ატმოსფეროში. ცვლადების განტოლებაში ჩართვა მივიღებთ: n = (0.0821 x 300)/(1, 5 x 2) = 24, 63/3, 6 = 6, 842 moles O₂.

ნაწილი 4 დან 4: ლიტრი სითხეებისა და მოლ

ნაბიჯი 1. გამოთვალეთ სითხის სიმკვრივე

ზოგჯერ ქიმიური განტოლებები მოგცემთ თხევადი რეაქტივის მოცულობას და ითხოვენ გამოთვალოთ გრამების ან მოლების რაოდენობა, რომლებიც საჭიროა რეაქციისათვის. სითხის მოცულობის გრამებად გარდაქმნისთვის საჭიროა სითხის სიმკვრივე. სიმკვრივე გამოხატულია მასის/მოცულობის ერთეულებში.

თუ პრობლემის სიმკვრივე უცნობია, შეიძლება დაგჭირდეთ მისი მოძიება სახელმძღვანელოში ან ინტერნეტში

ნაბიჯი 2. გადააკეთეთ მოცულობა მილილიტრებად (მლ)

სითხის მოცულობის მასაზე გადასაყვანად (გ), თქვენ უნდა გამოიყენოთ მისი სიმკვრივე. სიმკვრივე გამოხატულია გრამებში მილილიტრზე (გ/მლ), ამიტომ სითხის მოცულობა ასევე უნდა გამოიხატოს მილილიტრებში მისი გამოსათვლელად.

გაეცანით ცნობილ მოცულობას. მაგალითად, დავუშვათ, რომ პრობლემა ცნობილია, რომ H. მოცულობა ცნობილია₂O არის 1 ლიტრი. მლ -ში გადასაყვანად, თქვენ უბრალოდ უნდა გაამრავლოთ ის 1000 -ზე, რადგან 1 ლიტრ წყალში არის 1000 მლ.

ნაბიჯი 3. გავამრავლოთ მოცულობა სიმკვრივეზე

მოცულობის (მლ) გამრავლებით მისი სიმკვრივით (გ/მლ), მლ ერთეულები იკარგება და რაც რჩება არის ნაერთის გრამების რაოდენობა.

მაგალითად, სიმჭიდროვე H₂O არის 18.0134 გ/მლ. თუ ქიმიური განტოლება ამბობს, რომ არის 500 მლ H₂O, გრამების რაოდენობა ნაერთში არის 500 მლ x 18.0134 გ/მლ ან 9006, 7 გ.

ნაბიჯი 4. გამოთვალეთ რეაქტივების მოლური მასა

მოლური მასა არის გრამების რაოდენობა (გ) ნაერთის ერთ მოლში. ეს ერთეული საშუალებას გაძლევთ შეცვალოთ გრამისა და მოლის ერთეული ნაერთში. მოლური მასის გამოსათვლელად, თქვენ უნდა განსაზღვროთ ელემენტის რამდენი მოლეკულა ნაერთში, ასევე ნაერთში თითოეული ელემენტის ატომური მასა.

• განსაზღვრეთ თითოეული ელემენტის ატომების რაოდენობა ნაერთში. მაგალითად, გლუკოზა არის C₆თ₁₂ო₆და შედგება 6 ნახშირბადის ატომისგან, 12 წყალბადის ატომისგან და 6 ჟანგბადის ატომისგან.
• გაარკვიეთ ატომური მასა გრამებში თითო მოლზე (გ/მოლი) თითოეული ატომისა. გლუკოზაში შემავალი ელემენტების ატომური მასებია: ნახშირბადი, 12.0107 გ/მოლი; წყალბადი, 1.007 გ/მოლი; და ჟანგბადი, 15,9994 გ/მოლი.
• გავამრავლოთ თითოეული ელემენტის ატომური მასა ნაერთში არსებული ატომების რაოდენობაზე. ნახშირბადი: 12.0107 x 6 = 72.0642 გ/მოლი; წყალბადი: 1,007 x 12 = 12,084 გ/მოლი; ჟანგბადი: 15.9994 x 6 = 95.9964 გ/მოლი.
• დაამატეთ გამრავლების შედეგები ზემოთ, რომ მიიღოთ ნაერთის მოლური მასა, რომელიც არის 72, 0642 + 12, 084 + 95, 9964 = 180, 1446 გ/მოლი. ასე რომ, გლუკოზის ერთი მოლის მასა 180,14 გრამია.

ნაბიჯი 5. ნაერთის გრამების რაოდენობა გადააკეთეთ მოლებად მოლური მასის გამოყენებით

მოლური მასის, როგორც გარდაქმნის ფაქტორის გამოყენებით, შეგიძლიათ გამოთვალოთ მოლების რაოდენობა, რომლებიც მოცემულია მოცემული რაოდენობის გრამ ნიმუშში. გაყავით ცნობილი ნაერთის გრამების (გ) რაოდენობა მოლური მასით (გ/მოლი). თქვენი გამოთვლების შესამოწმებლად მარტივი გზაა დარწმუნდეთ, რომ ერთეულები გააუქმებენ ერთმანეთს და დატოვებენ მხოლოდ მოლებს.

• მაგალითად: რამდენი მოლი არსებობს 8,2 გრამ წყალბადის ქლორიდში (HCl)?
• H- ის ატომური მასა არის 1.0007 და Cl არის 35.453, ასე რომ ნაერთის მოლური მასა არის 1.007 + 35.453 = 36.46 გ/მოლი.
• ნაერთის გრამების რაოდენობის გაყოფა მოლური მასის მიხედვით იძლევა: 8.2 გ/(36.46 გ/მოლი) = 0.225 მოლი HCl.