Stoichiometry रसायन विज्ञान को एक शाखा हो जुन एक रासायनिक प्रतिक्रिया मा reactants र उत्पादनहरु बीच मात्रात्मक सम्बन्ध संग सम्बन्धित छ। स्टोइचियोमेट्री जान्नुले रसायनज्ञहरूलाई प्रतिक्रियामा उपभोग र उत्पादित पदार्थहरूको मात्रा निर्धारण गर्न अनुमति दिन्छ, यसलाई प्रयोगशाला कार्य र औद्योगिक अनुप्रयोगहरूको लागि महत्त्वपूर्ण बनाउँदछ।
स्टोइचियोमेट्रीमा, रासायनिक समीकरणले रासायनिक प्रतिक्रियाको लागि नुस्खा प्रदान गर्दछ। यसले कुन रिएक्टेन्टहरू संयोजन गर्दछ र कुन उत्पादनहरू बनाइन्छ, तिनीहरूको सम्बन्धित मात्राहरू सहित देखाउँछ। मिथेनको दहनको समीकरणलाई विचार गर्नुहोस्:
\( \textrm{CH}_4 + 2\textrm{ओ}_2 \rightarrow \textrm{CO}_2 + 2\textrm{एच}_2\textrm{ओ} \)यो समीकरणले हामीलाई बताउँछ कि मिथेनको एउटा अणु ( \(\textrm{CH}_4\) ) अक्सिजनका दुई अणुहरूसँग प्रतिक्रिया गर्छ ( \(2\textrm{ओ}_2\) ) कार्बन डाइअक्साइडको एउटा अणु उत्पादन गर्न ( \(\textrm{CO}_2\) ) र पानीका दुई अणुहरू ( \(2\textrm{एच}_2\textrm{ओ}\) )।
तिल रासायनिक पदार्थको मात्रा व्यक्त गर्न रसायन विज्ञानमा प्रयोग गरिने एकाइ हो। एउटा तिलले ठ्याक्कै \(6.022 \times 10^{23}\) पदार्थको कणहरू (एभोगाड्रोको संख्या) समावेश गर्दछ। तिल अवधारणा प्रयोग गरेर, रसायनज्ञहरूले पदार्थको द्रव्यमानलाई प्रतिक्रियामा संलग्न कण वा मोलहरूको संख्यासँग सम्बन्धित गर्न सक्छन्।
रासायनिक समीकरणमा रासायनिक सूत्रहरूको अगाडि अंकहरूलाई स्टोइचियोमेट्रिक गुणांक भनिन्छ। तिनीहरूले अनुपातहरू संकेत गर्छन् जसमा रिएक्टेन्टहरू संयोजन हुन्छन् र उत्पादनहरू बन्छन्। मिथेन दहन उदाहरणमा, स्टोइचियोमेट्रिक गुणांकहरू मिथेनको लागि 1, अक्सिजनको लागि 2, कार्बन डाइअक्साइडको लागि 1, र पानीको लागि 2 छन्।
स्टोइचियोमेट्रिक गणनाहरू प्रदर्शन गर्न, प्राय: हामीले मोलहरूलाई ग्राममा वा यसको विपरीत रूपान्तरण गर्न आवश्यक छ। यो पदार्थको मोलर मास प्रयोग गरेर गर्न सकिन्छ, जुन त्यो पदार्थको एक तिलको द्रव्यमान हो। यौगिकको मोलर मास यसको कम्पोनेन्टहरूको मोलर मासको योग हो। उदाहरणका लागि:
\(50.0\, \textrm{g}\) मिथेन अक्सिजनमा पूर्ण रूपमा दहन हुँदा उत्पादित कार्बन डाइअक्साइडको द्रव्यमान गणना गरौं। मिथेनको मोलर पिण्ड \(16.04\, \textrm{g/mol}\) हो, र कार्बन डाइअक्साइडको मोलर पिण्ड \(44.01\, \textrm{g/mol}\) हो।
पहिले, मिथेनको द्रव्यमानलाई मोलमा रूपान्तरण गर्नुहोस्:
\( \textrm{CH को moles}_4 = \frac{50.0\, \textrm{g}}{16.04\, \textrm{g/mol}} \)सन्तुलित समीकरणबाट स्टोइचियोमेट्रिक गुणांकहरू प्रयोग गरेर, हामी जान्दछौं कि मिथेनको 1 तिलले 1 मोल कार्बन डाइअक्साइड उत्पादन गर्छ, त्यसैले उत्पादित कार्बन डाइअक्साइडको मोलहरू मिथेन प्रतिक्रियाको मोल बराबर हुनेछ।
त्यसपछि, कार्बन डाइअक्साइडको मोललाई ग्राममा रूपान्तरण गर्नुहोस्:
\( \textrm{CO को द्रव्यमान}_2 = \textrm{CO का मोल्स}_2 \times \textrm{CO को मोलर मास}_2 \)रासायनिक प्रतिक्रियामा, सीमित रिएक्टेन्ट भनेको पदार्थ हो जुन पहिले पूर्ण रूपमा खपत हुन्छ र उत्पादनको अधिकतम मात्रा निर्धारण गर्न सकिन्छ। सैद्धान्तिक उपज एक प्रतिक्रियाबाट अपेक्षित उत्पादनको अधिकतम मात्रा हो, सीमित प्रतिक्रियाको मात्रामा आधारित।
सीमित रिएक्टेन्ट पहिचान गर्न, सन्तुलित रासायनिक समीकरणद्वारा आवश्यक तिल अनुपातसँग उपलब्ध रिएक्टेन्टहरूको तिल अनुपात तुलना गर्नुहोस्। stoichiometric अनुपात अनुसार उत्पादन को कम से कम मात्रा प्रदान गर्ने reactant सीमित reactant हो। सैद्धान्तिक उपजको गणनामा सीमित प्रतिक्रियाको मात्रा र प्रतिक्रियाको स्टोइचियोमेट्री प्रयोग गर्न समावेश छ।
नाइट्रोजन ग्यास ( \(\textrm{एन}_2\) र हाइड्रोजन ग्यास ( \(\textrm{एच}_2\) ) बीचको प्रतिक्रियालाई अमोनिया उत्पादन गर्न विचार गर्नुहोस् ( \(\textrm{NH}_3\) ):
\( \textrm{एन}_2 + 3\textrm{एच}_2 \rightarrow 2\textrm{NH}_3 \)यदि हामीसँग \(\textrm{एन}_2\) को 28 g र \(\textrm{एच}_2\) को 10 g छ, जुन सीमित प्रतिक्रिया हो र \(\textrm{NH}_3\) को सैद्धान्तिक उपज के हो? \(\textrm{NH}_3\) ?
\(\textrm{एन}_2 = 28.02\, \textrm{g/mol}\) को मोलर मास; \(\textrm{एच}_2 = 2.016\, \textrm{g/mol}\) को मोलर पिण्ड
ग्रामलाई मोल्समा रूपान्तरण गर्नुहोस्:
\( \textrm{एन को तिल}_2 = \frac{28\, \textrm{g}}{28.02\, \textrm{g/mol}} \) \( \textrm{एच को तिल}_2 = \frac{10\, \textrm{g}}{2.016\, \textrm{g/mol}} \)उपलब्ध तिल अनुपात \(\textrm{एच}_2\) लाई \(\textrm{एन}_2\) समीकरणबाट stoichiometric अनुपातसँग तुलना गर्नुहोस्। सीमित reactant ले उत्पादन गर्न सकिने अधिकतम मात्रा \(\textrm{NH}_3\) निर्धारण गर्छ। स्टोइचियोमेट्रिक गुणांकहरू प्रयोग गरेर सीमित प्रतिक्रियाको मोललाई \(\textrm{NH}_3\) को मोलहरूमा रूपान्तरण गर्नुहोस्, त्यसपछि आवश्यक भएमा ग्राममा।
Stoichiometric गणनाहरू रिएक्टेन्टहरू र उत्पादनहरूमा तिनीहरूको शुद्ध रूपमा सीमित छैनन्; तिनीहरू समाधानहरूमा पनि लागू हुन्छन्। जलीय समाधानहरूमा, सांद्रताहरू प्राय: मोलारिटीमा व्यक्त गरिन्छ, जुन प्रति लीटर सोल्युटको मोल हो ( \(M = \textrm{mol/L}\) ।
समाधानमा प्रतिक्रियाहरू प्रदर्शन गर्दा, समाधानको भोल्युम र यसको मोलारिटी रिएक्टेन्ट वा उत्पादनको मोलहरू फेला पार्न प्रयोग गर्न सकिन्छ। यो विशेष गरी टायट्रेसन प्रयोगहरूमा उपयोगी छ, जहाँ ज्ञात एकाग्रताको समाधानलाई तटस्थीकरणद्वारा अज्ञात समाधानको एकाग्रता निर्धारण गर्न प्रयोग गरिन्छ।
मानौं हामीले 1.0 एम एचसीएल समाधानको 50.0 एमएललाई NaOH समाधानको साथ तटस्थ गर्न आवश्यक छ। प्रतिक्रिया निम्नानुसार छ:
\( \textrm{HCl} + \textrm{NaOH} \rightarrow \textrm{NaCl} + \textrm{एच}_2\textrm{ओ} \)प्रतिक्रियाको स्टोइचियोमेट्रीले हामीलाई बताउँछ कि HCl को एक तिल NaOH को एक तिल संग प्रतिक्रिया गरेर NaCl को एक तिल र एक तिल पानी उत्पादन गर्दछ। पहिले, HCl को मोल निर्धारण गर्नुहोस्:
\( \textrm{HCl को तिल} = \textrm{भोल्युम (L)} \times \textrm{मोलारिटी (M)} \)त्यसपछि, स्टोइचियोमेट्रिक अनुपात प्रयोग गरेर, HCl समाधानसँग पूर्ण रूपमा प्रतिक्रिया गर्न आवश्यक NaOH समाधानको भोल्युम गणना गर्नुहोस्। यो उदाहरणले समाधानहरूमा स्टोइचियोमेट्रीको प्रयोगलाई देखाउँछ, जहाँ समाधानहरूको एकाग्रता र मात्राले प्रतिक्रियाहरू र उत्पादनहरूको मात्रा निर्धारण गर्दछ।
Stoichiometry रसायन विज्ञान मा एक मौलिक अवधारणा हो जसले एक रासायनिक प्रतिक्रिया मा reactants र उत्पादनहरु को मात्रात्मक विश्लेषण को अनुमति दिन्छ। प्रतिक्रियामा संलग्न विभिन्न पदार्थहरूको मात्रा बीचको सम्बन्धलाई बुझेर, रसायनज्ञहरूले उत्पादनहरूको उपजको भविष्यवाणी गर्न सक्छन्, सीमित प्रतिक्रियाहरू पहिचान गर्न सक्छन्, र प्रतिक्रियाहरूको लागि आवश्यक मात्रामा सामग्रीहरू गणना गर्न सक्छन्। प्रतिक्रियाहरूसँग तिनीहरूको शुद्ध रूपहरूमा वा समाधानहरूमा व्यवहार गर्दा, स्टोइचियोमेट्रिक गणनाहरूले प्रयोगशाला प्रयोगहरू र औद्योगिक रासायनिक प्रक्रियाहरू दुवैको लागि बहुमूल्य अन्तर्दृष्टि प्रदान गर्दछ। तिल अवधारणा, स्टोइचियोमेट्रिक गुणांक, र मोल र ग्राम बीच रूपान्तरण गर्ने वा समाधानहरूमा एकाग्रता निर्धारण गर्ने क्षमता सहित मुख्य घटकहरू यी गणनाहरू सही रूपमा प्रदर्शन गर्न आवश्यक छन्। अभ्यास र प्रयोगको माध्यमबाट, कसैले स्टोइचियोमेट्रिक गणनाहरू मास्टर गर्न सक्छ र तिनीहरूलाई रासायनिक समस्याहरूको विस्तृत दायरामा लागू गर्न सक्छ।
