Stehiometrija je grana kemije koja se odnosi na izračunavanje količina reaktanata i produkata u kemijskim reakcijama. Temelji se na očuvanju mase gdje je ukupna masa reaktanata jednaka ukupnoj masi proizvoda u kemijskoj reakciji. Stehiometrija omogućuje kemičarima predviđanje količina tvari potrebnih ili proizvedenih u određenoj reakciji.
Moli: Mol je osnovna jedinica u kemiji za izražavanje količine kemijske tvari. Definira se kao količina bilo koje tvari koja sadrži onoliko entiteta (atoma, molekula, iona itd.) koliko ima atoma u 12 grama čistog ugljika-12.
Avogadrov broj: Avogadrov broj, \(6.022 \times 10^{23}\) , je broj jedinica u jednom molu bilo koje tvari. Predstavlja broj atoma u 12 grama ugljika-12.
Molarna masa: Molarna masa tvari je masa jednog mola te tvari. Jedinice za molarnu masu su grami po molu (g/mol).
Kemijske jednadžbe: Kemijske jednadžbe daju simbolički prikaz kemijske reakcije, pokazujući reaktante i produkte zajedno s njihovim koeficijentima, koji predstavljaju relativne brojeve molova svake tvari uključene u reakciju.
Da bi se izvršili stehiometrijski izračuni, prvo se mora uravnotežiti kemijska jednadžba za reakciju. Uravnotežena jednadžba u skladu je sa zakonom održanja mase i omogućuje izravnu usporedbu reaktanata i proizvoda u smislu njihovih molova.
Primjer: Razmotrite reakciju u kojoj vodikov plin reagira s kisikom i proizvodi vodu. Uravnotežena kemijska jednadžba je: \(2H_2 + O_2 \rightarrow 2H_2O\)
Ova jednadžba nam govori da 2 mola plinovitog vodika reagiraju s 1 molom plinovitog kisika da proizvedu 2 mola vode. Koristeći stehiometriju, možemo izračunati količinu vode proizvedenu iz određene količine vodika ili kisika, i obrnuto.
Brojevi ispred kemijskih formula u uravnoteženoj kemijskoj jednadžbi nazivaju se stehiometrijski koeficijenti. Oni predstavljaju omjer u kojem tvari reagiraju i nastaju. Ovi su koeficijenti bitni za stehiometrijske proračune.
U kemijskoj reakciji, ograničavajući reaktant je reaktant koji se prvi potpuno potroši, ograničavajući količinu proizvoda koji se mogu formirati. Višak reaktanta je reaktant koji ostaje nakon što je reakcija završila.
Određivanje ograničavajućeg reaktanta ključni je korak u stehiometrijskim proračunima jer definira maksimalni teorijski prinos proizvoda.
Teorijski prinos je maksimalna količina proizvoda koja se može proizvesti iz dane količine reaktanata, uz pretpostavku potpune pretvorbe, kako je izračunato stehiometrijom. Stvarni prinos je količina proizvoda koja je stvarno proizvedena kada se kemijska reakcija provodi. Postotak prinosa mjera je učinkovitosti reakcije, izračunat dijeljenjem stvarnog prinosa s teoretskim prinosom i množenjem sa 100.
Stehiometrija nije ograničena na teorijske izračune. Ima praktičnu primjenu u mnogim područjima, kao što su:
Stehiometrija je temeljni koncept u kemiji koji je bitan za razumijevanje kemijskih reakcija i izradu preciznih kvantitativnih predviđanja o količinama uključenih reaktanata i proizvoda. Nalazi primjenu u raznim područjima, što ga čini ključnim alatom za znanstvenike i inženjere.
