Stokiometriya, kimyəvi reaksiyada reaktivlər və məhsullar arasındakı kəmiyyət əlaqələri ilə məşğul olan kimyanın bir sahəsidir. Stokiometriyanı bilmək kimyaçılara bir reaksiyada istehlak edilən və istehsal olunan maddələrin miqdarını təyin etməyə imkan verir ki, bu da onu laboratoriya işləri və sənaye tətbiqləri üçün vacib edir.
Stokiometriyada kimyəvi tənlik kimyəvi reaksiya üçün resept təqdim edir. Hansı reaktivlərin birləşdiyini və hansı məhsulların əmələ gəldiyini, müvafiq miqdarları ilə birlikdə göstərir. Metanın yanması üçün tənliyi nəzərdən keçirin:
\( \textrm{CH}_4 + 2\textrm{O}_2 \rightarrow \textrm{CO}_2 + 2\textrm{H}_2\textrm{O} \)Bu tənlik bizə deyir ki, bir molekul metan ( \(\textrm{CH}_4\) ) iki molekul oksigen ( \(2\textrm{O}_2\) ) ilə reaksiyaya girərək bir molekul karbon qazı ( \(\textrm{CO}_2\) ) və iki molekul su ( \(2\textrm{H}_2\textrm{O}\) ).
Köstəbək kimyada kimyəvi maddənin miqdarını ifadə etmək üçün istifadə olunan vahiddir. Bir mol maddənin tam olaraq \(6.022 \times 10^{23}\) hissəciklərini ehtiva edir (Avoqadro nömrəsi). Mole konsepsiyasından istifadə edərək, kimyaçılar maddələrin kütləsini reaksiyada iştirak edən hissəciklərin və ya molların sayı ilə əlaqələndirə bilərlər.
Kimyəvi tənlikdə kimyəvi düsturların qarşısındakı ədədlərə stokiometrik əmsallar deyilir. Onlar reaktivlərin birləşdiyi və məhsulların əmələ gəldiyi nisbətləri göstərir. Metan yanma nümunəsində stoxiometrik əmsallar metan üçün 1, oksigen üçün 2, karbon qazı üçün 1 və su üçün 2-dir.
Stokiometrik hesablamalar aparmaq üçün çox vaxt molları qrama və ya əksinə çevirməliyik. Bu, həmin maddənin bir molunun kütləsi olan maddənin molar kütləsindən istifadə etməklə edilə bilər. Bir birləşmənin molyar kütləsi onun komponentlərinin molyar kütlələrinin cəmidir. Misal üçün:
\(50.0\, \textrm{g}\) metanın oksigendə tam yanması zamanı əmələ gələn karbon qazının kütləsini hesablayaq. Metanın molyar kütləsi \(16.04\, \textrm{q/mol}\) , karbon qazının molyar kütləsi \(44.01\, \textrm{q/mol}\) təşkil edir.
Əvvəlcə metanın kütləsini mollərə çevirin:
\( \textrm{mol CH}_4 = \frac{50.0\, \textrm{g}}{16.04\, \textrm{q/mol}} \)Balanslaşdırılmış tənlikdən stoxiometrik əmsallardan istifadə edərək, bilirik ki, 1 mol metan 1 mol karbon qazı əmələ gətirir, buna görə də istehsal olunan karbon qazının molları reaksiyaya girən metanın mollarına bərabər olacaqdır.
Sonra, karbon qazının mollarını qrama çevirin:
\( \textrm{CO kütləsi}_2 = \textrm{mol CO}_2 \times \textrm{CO-nun molar kütləsi}_2 \)Kimyəvi reaksiyada məhdudlaşdırıcı reaktiv ilk növbədə tamamilə istehlak edilən və əmələ gələ biləcək maksimum məhsul miqdarını təyin edən maddədir. Nəzəri məhsul məhdudlaşdırıcı reaktivin miqdarına əsaslanaraq, reaksiyadan gözlənilən məhsulun maksimum miqdarıdır.
Məhdudlaşdırıcı reaktivi müəyyən etmək üçün mövcud reaktivlərin mol nisbətini balanslaşdırılmış kimyəvi tənliyin tələb etdiyi mol nisbəti ilə müqayisə edin. Stokiometrik nisbətə görə ən az məhsul verən reaktiv məhdudlaşdırıcı reaktivdir. Nəzəri məhsuldarlığın hesablanması məhdudlaşdırıcı reaktivin miqdarından və reaksiyanın stokiometriyasından istifadə etməyi nəzərdə tutur.
Azot qazı ( \(\textrm{N}_2\) ) və hidrogen qazı ( \(\textrm{H}_2\) ) arasında ammonyak ( \(\textrm{NH}_3\) ) əmələ gətirən reaksiyaya nəzər salın:
\( \textrm{N}_2 + 3\textrm{H}_2 \rightarrow 2\textrm{NH}_3 \)Əgər bizdə 28 q \(\textrm{N}_2\) və 10 q \(\textrm{H}_2\) varsa, hansı məhdudlaşdırıcı reaktivdir və \(\textrm{NH}_3\) -nin nəzəri məhsulu nədir? \(\textrm{NH}_3\) ?
\(\textrm{N}_2 = 28.02\, \textrm{q/mol}\) in molar kütləsi; \(\textrm{H}_2 = 2.016\, \textrm{q/mol}\) in molar kütləsi
Gramları mollərə çevirin:
\( \textrm{mol N}_2 = \frac{28\, \textrm{g}}{28.02\, \textrm{q/mol}} \) \( \textrm{mol H}_2 = \frac{10\, \textrm{g}}{2.016\, \textrm{q/mol}} \)\(\textrm{H}_2\) ilə \(\textrm{N}_2\) arasında mövcud mol nisbətini tənlikdəki stoxiometrik nisbətlə müqayisə edin. Məhdudlaşdırıcı reaktiv istehsal edilə bilən maksimum \(\textrm{NH}_3\) miqdarını müəyyən edir. Məhdudlaşdırıcı reaktivin mollarını stoxiometrik əmsallardan istifadə edərək \(\textrm{NH}_3\) mollarına, sonra lazım olduqda qrama çevirin.
Stokiometrik hesablamalar reaktivlər və onların saf formasında olan məhsullarla məhdudlaşmır; həllər üçün də tətbiq edilir. Sulu məhlullarda konsentrasiyalar çox vaxt molyarlıqla ifadə edilir, bu, hər litr məhlulda həll olunan maddənin moludur ( \(M = \textrm{mol/L}\) ).
Məhlulda reaksiyalar apararkən, məhlulun həcmi və onun molyarlığı reaktivin və ya iştirak edən məhsulun mollarını tapmaq üçün istifadə edilə bilər. Bu, neytrallaşdırma yolu ilə naməlum məhlulun konsentrasiyasını təyin etmək üçün məlum konsentrasiyalı məhluldan istifadə edildiyi titrasiya təcrübələrində xüsusilə faydalıdır.
Tutaq ki, 50,0 ml 1,0 M HCl məhlulunu NaOH məhlulu ilə neytrallaşdırmalıyıq. Reaksiya aşağıdakı kimidir:
\( \textrm{HCl} + \textrm{NaOH} \rightarrow \textrm{NaCl} + \textrm{H}_2\textrm{O} \)Reaksiya stoxiometriyası bizə bir mol HCl-nin bir mol NaOH ilə reaksiya verərək bir mol NaCl və bir mol su əmələ gətirdiyini söyləyir. Əvvəlcə HCl-in mollarını təyin edin:
\( \textrm{HCl molları} = \textrm{Həcmi (L)} \times \textrm{Molarlıq (M)} \)Sonra stoxiometrik nisbətdən istifadə edərək HCl məhlulu ilə tam reaksiya vermək üçün lazım olan NaOH məhlulunun həcmini hesablayın. Bu nümunə məhlullarda stexiometriyanın tətbiqini nümayiş etdirir, burada məhlulların konsentrasiyası və həcmi reaktivlərin və məhsulların miqdarını təyin edir.
Stokiometriya kimyəvi reaksiyada reaktivlərin və məhsulların kəmiyyət analizinə imkan verən kimyada fundamental anlayışdır. Reaksiyada iştirak edən müxtəlif maddələrin miqdarları arasındakı əlaqəni başa düşməklə kimyaçılar məhsulların məhsuldarlığını proqnozlaşdıra, məhdudlaşdırıcı reaktivləri müəyyən edə və reaksiyalar üçün lazımi miqdarda material hesablaya bilərlər. İstər təmiz formada, istərsə də məhlullarda olan reaksiyalarla məşğul olmaqdan asılı olmayaraq, stoxiometrik hesablamalar həm laboratoriya təcrübələri, həm də sənaye kimyəvi prosesləri üçün dəyərli məlumatlar verir. Əsas komponentlər, o cümlədən mol konsepsiyası, stokiometrik əmsallar və mol və qram arasında çevirmək və ya məhlullarda konsentrasiyaları təyin etmək qabiliyyəti bu hesablamaları dəqiq yerinə yetirmək üçün vacibdir. Təcrübə və tətbiq vasitəsilə stoxiometrik hesablamaları mənimsəmək və onları geniş kimyəvi məsələlərə tətbiq etmək olar.
