Stoichiometrie is een tak van de scheikunde die verwijst naar de berekening van de hoeveelheden reactanten en producten in chemische reacties. Het is gebaseerd op het behoud van massa waarbij de totale massa van de reactanten gelijk is aan de totale massa van de producten in een chemische reactie. Met stoichiometrie kunnen scheikundigen de hoeveelheden stoffen voorspellen die nodig zijn of geproduceerd worden bij een bepaalde reactie.
Mollen: De mol is een basiseenheid in de scheikunde voor het uitdrukken van hoeveelheden van een chemische stof. Het wordt gedefinieerd als de hoeveelheid van een stof die evenveel entiteiten (atomen, moleculen, ionen, enz.) bevat als er atomen zijn in 12 gram pure koolstof-12.
Het getal van Avogadro: Het getal van Avogadro, \(6.022 \times 10^{23}\) , is het aantal eenheden in één mol van een stof. Het vertegenwoordigt het aantal atomen in 12 gram koolstof-12.
Molaire massa: De molaire massa van een stof is de massa van één mol van die stof. De eenheden voor molaire massa zijn gram per mol (g/mol).
Chemische vergelijkingen: Chemische vergelijkingen bieden een symbolische weergave van een chemische reactie, waarbij de reactanten en producten worden weergegeven samen met hun coëfficiënten, die het relatieve aantal mol vertegenwoordigen van elke stof die bij de reactie betrokken is.
Om stoichiometrische berekeningen uit te voeren, moet men eerst de chemische vergelijking voor de reactie in evenwicht brengen. Een uitgebalanceerde vergelijking voldoet aan de wet van behoud van massa en maakt de directe vergelijking van reactanten en producten mogelijk in termen van hun moedervlekken.
Voorbeeld: Beschouw de reactie waarbij waterstofgas reageert met zuurstofgas om water te produceren. De uitgebalanceerde chemische vergelijking is: \(2H_2 + O_2 \rightarrow 2H_2O\)
Deze vergelijking vertelt ons dat 2 mol waterstofgas reageert met 1 mol zuurstofgas om 2 mol water te produceren. Met behulp van stoichiometrie kunnen we de hoeveelheid water berekenen die wordt geproduceerd uit een bepaalde hoeveelheid waterstof of zuurstof, en omgekeerd.
De getallen vóór de chemische formules in een uitgebalanceerde chemische vergelijking worden stoichiometrische coëfficiënten genoemd. Ze vertegenwoordigen de verhouding waarin stoffen reageren en worden gevormd. Deze coëfficiënten zijn essentieel voor stoichiometrische berekeningen.
Bij een chemische reactie is de beperkende reactant de reactant die als eerste volledig wordt verbruikt, waardoor de hoeveelheid producten die kan worden gevormd wordt beperkt. De overmaat reactant is de reactant die overblijft nadat de reactie is voltooid.
Het bepalen van de beperkende reactant is een cruciale stap in stoichiometrische berekeningen, aangezien het de maximale theoretische opbrengst van het product definieert.
De theoretische opbrengst is de maximale hoeveelheid product die kan worden geproduceerd uit een gegeven hoeveelheid reactanten, uitgaande van volledige omzetting, zoals berekend via stoichiometrie. De werkelijke opbrengst is de hoeveelheid product die daadwerkelijk wordt geproduceerd wanneer de chemische reactie wordt uitgevoerd. Het percentage opbrengst is een maatstaf voor de efficiëntie van een reactie, berekend door de werkelijke opbrengst te delen door de theoretische opbrengst en te vermenigvuldigen met 100.
Stoichiometrie is niet beperkt tot theoretische berekeningen. Het heeft praktische toepassingen op veel gebieden, zoals:
Stoichiometrie is een fundamenteel concept in de scheikunde dat essentieel is voor het begrijpen van chemische reacties en het maken van nauwkeurige kwantitatieve voorspellingen over de hoeveelheden betrokken reactanten en producten. Het vindt toepassing op verschillende terreinen, waardoor het een cruciaal hulpmiddel is voor wetenschappers en ingenieurs.
