Стехіометрія — це розділ хімії, який стосується обчислення кількості реагентів і продуктів хімічних реакцій. Він заснований на збереженні маси, коли загальна маса реагентів дорівнює загальній масі продуктів хімічної реакції. Стехіометрія дозволяє хімікам передбачити кількість речовин, необхідних або утворених у даній реакції.
Моль: моль є основною одиницею в хімії для вираження кількості хімічної речовини. Він визначається як кількість будь-якої речовини, яка містить стільки елементів (атомів, молекул, іонів тощо), скільки атомів міститься в 12 грамах чистого вуглецю-12.
Число Авогадро: число Авогадро \(6.022 \times 10^{23}\) — це кількість одиниць в одному молі будь-якої речовини. Він представляє кількість атомів у 12 грамах вуглецю-12.
Молярна маса: Молярна маса речовини - це маса одного моля цієї речовини. Одиницями молярної маси є грами на моль (г/моль).
Хімічні рівняння: хімічні рівняння забезпечують символічне представлення хімічної реакції, показуючи реагенти та продукти разом із їхніми коефіцієнтами, які представляють відносну кількість молей кожної речовини, що бере участь у реакції.
Щоб виконати стехіометричні розрахунки, спочатку потрібно збалансувати хімічне рівняння реакції. Збалансоване рівняння відповідає закону збереження маси та дозволяє безпосередньо порівнювати реагенти та продукти з точки зору їх молей.
Приклад: розглянемо реакцію, коли газоподібний водень реагує з газоподібним киснем з утворенням води. Збалансоване хімічне рівняння: \(2H_2 + O_2 \rightarrow 2H_2O\)
Це рівняння говорить нам, що 2 моля газоподібного водню реагують з 1 молям газоподібного кисню, утворюючи 2 моля води. Використовуючи стехіометрію, ми можемо обчислити кількість води, утвореної з даної кількості водню або кисню, і навпаки.
Числа перед хімічними формулами в збалансованому хімічному рівнянні називаються стехіометричними коефіцієнтами. Вони являють собою співвідношення, в якому речовини реагують і утворюються. Ці коефіцієнти важливі для стехіометричних розрахунків.
У хімічній реакції лімітуючим реагентом є реагент, який повністю витрачається першим, обмежуючи кількість продуктів, які можуть утворитися. Надлишок реагенту - це реагент, який залишається після завершення реакції.
Визначення граничного реагенту є вирішальним кроком у стехіометричних розрахунках, оскільки він визначає максимальний теоретичний вихід продукту.
Теоретичний вихід — це максимальна кількість продукту, яку можна отримати із заданої кількості реагентів, припускаючи повну конверсію, розраховану за допомогою стехіометрії. Фактичний вихід — це кількість продукту, що фактично утворюється під час проведення хімічної реакції. Відсоток виходу — це міра ефективності реакції, яка розраховується шляхом ділення фактичного виходу на теоретичний і помноження на 100.
Стехіометрія не обмежується теоретичними розрахунками. Він має практичне застосування в багатьох сферах, таких як:
Стехіометрія — це фундаментальне поняття в хімії, яке має важливе значення для розуміння хімічних реакцій і створення точних кількісних прогнозів щодо кількості реагентів і продуктів, що беруть участь. Він знаходить застосування в різних галузях, що робить його важливим інструментом для вчених та інженерів.
