La stechiometria è una branca della chimica che si riferisce al calcolo delle quantità di reagenti e prodotti nelle reazioni chimiche. Si basa sulla conservazione della massa dove la massa totale dei reagenti è uguale alla massa totale dei prodotti in una reazione chimica. La stechiometria consente ai chimici di prevedere la quantità di sostanze necessarie o prodotte in una determinata reazione.
Talpe: la talpa è un'unità fondamentale in chimica per esprimere le quantità di una sostanza chimica. È definito come la quantità di qualsiasi sostanza che contiene tante entità (atomi, molecole, ioni, ecc.) quanti sono gli atomi in 12 grammi di carbonio-12 puro.
Numero di Avogadro: Il numero di Avogadro, \(6.022 \times 10^{23}\) , è il numero di unità in una mole di qualsiasi sostanza. Rappresenta il numero di atomi in 12 grammi di carbonio-12.
Massa molare: La massa molare di una sostanza è la massa di una mole di quella sostanza. Le unità per la massa molare sono grammi per mole (g/mol).
Equazioni chimiche: le equazioni chimiche forniscono una rappresentazione simbolica di una reazione chimica, mostrando i reagenti e i prodotti insieme ai loro coefficienti, che rappresentano i numeri relativi di moli di ciascuna sostanza coinvolta nella reazione.
Per eseguire calcoli stechiometrici, è necessario prima bilanciare l'equazione chimica della reazione. Un'equazione bilanciata è conforme alla legge di conservazione della massa e consente il confronto diretto di reagenti e prodotti in termini di moli.
Esempio: considera la reazione in cui il gas idrogeno reagisce con il gas ossigeno per produrre acqua. L'equazione chimica bilanciata è: \(2H_2 + O_2 \rightarrow 2H_2O\)
Questa equazione ci dice che 2 moli di idrogeno reagiscono con 1 mole di ossigeno per produrre 2 moli di acqua. Utilizzando la stechiometria, possiamo calcolare la quantità di acqua prodotta da una determinata quantità di idrogeno o ossigeno e viceversa.
I numeri davanti alle formule chimiche in un'equazione chimica bilanciata sono chiamati coefficienti stechiometrici. Rappresentano il rapporto in cui le sostanze reagiscono e si formano. Questi coefficienti sono essenziali per i calcoli stechiometrici.
In una reazione chimica, il reagente limitante è il reagente che viene consumato completamente per primo, limitando la quantità di prodotti che possono formarsi. Il reagente in eccesso è il reagente che rimane dopo che la reazione è giunta al termine.
La determinazione del reagente limitante è un passaggio cruciale nei calcoli stechiometrici poiché definisce la resa teorica massima del prodotto.
La resa teorica è la quantità massima di prodotto che può essere prodotta da una data quantità di reagenti, assumendo una conversione completa, calcolata tramite stechiometria. La resa effettiva è la quantità di prodotto effettivamente prodotta quando viene eseguita la reazione chimica. La resa percentuale è una misura dell'efficienza di una reazione, calcolata dividendo la resa effettiva per la resa teorica e moltiplicando per 100.
La stechiometria non si limita ai calcoli teorici. Ha applicazioni pratiche in molti settori, come ad esempio:
La stechiometria è un concetto fondamentale in chimica, essenziale per comprendere le reazioni chimiche e fare previsioni quantitative precise sulla quantità di reagenti e prodotti coinvolti. Trova applicazione in vari campi, rendendolo uno strumento cruciale per scienziati e ingegneri.
