Stoichiometry کیمسٹری کی ایک شاخ ہے جو کیمیائی رد عمل میں ری ایکٹنٹس اور مصنوعات کے درمیان مقداری تعلقات سے نمٹتی ہے۔ سٹوچیومیٹری کو جاننا کیمسٹوں کو ایک رد عمل میں استعمال اور پیدا ہونے والے مادوں کی مقدار کا تعین کرنے کی اجازت دیتا ہے، جو اسے لیبارٹری کے کام اور صنعتی استعمال کے لیے اہم بناتا ہے۔
stoichiometry میں، کیمیائی مساوات کیمیائی رد عمل کے لیے ایک نسخہ فراہم کرتی ہے۔ یہ ظاہر کرتا ہے کہ کون سے ری ایکٹنٹس اکٹھے ہوتے ہیں اور کون سی مصنوعات بنتی ہیں، ان کی متعلقہ مقداروں کے ساتھ۔ میتھین کے دہن کی مساوات پر غور کریں:
\( \textrm{چودھری}_4 + 2\textrm{اے}_2 \rightarrow \textrm{شریک}_2 + 2\textrm{ایچ}_2\textrm{اے} \)یہ مساوات ہمیں بتاتی ہے کہ میتھین کا ایک مالیکیول ( \(\textrm{چودھری}_4\) ) آکسیجن کے دو مالیکیولز ( \(2\textrm{اے}_2\) ) کے ساتھ رد عمل ظاہر کرتا ہے تاکہ کاربن ڈائی آکسائیڈ کا ایک مالیکیول پیدا ہو ( \(\textrm{شریک}_2\) ) اور پانی کے دو مالیکیول ( \(2\textrm{ایچ}_2\textrm{اے}\) )۔
تل ایک اکائی ہے جو کیمسٹری میں کسی کیمیائی مادے کی مقدار کو ظاہر کرنے کے لیے استعمال ہوتی ہے۔ ایک تل میں مادہ کے بالکل \(6.022 \times 10^{23}\) ذرات ہوتے ہیں (ایوگاڈرو کا نمبر)۔ تل کے تصور کا استعمال کرتے ہوئے، کیمیا دان مادوں کے بڑے پیمانے کو کسی رد عمل میں شامل ذرات یا مولز کی تعداد سے جوڑ سکتے ہیں۔
کیمیائی مساوات میں کیمیاوی فارمولوں کے سامنے والے اعداد کو سٹوچیومیٹرک کوفیشینٹس کہتے ہیں۔ وہ ان تناسب کی نشاندہی کرتے ہیں جن میں ری ایکٹنٹ اکٹھے ہوتے ہیں اور مصنوعات بنتی ہیں۔ میتھین دہن کی مثال میں، سٹوچیومیٹرک گتانک میتھین کے لیے 1، آکسیجن کے لیے 2، کاربن ڈائی آکسائیڈ کے لیے 1، اور پانی کے لیے 2 ہیں۔
stoichiometric حسابات کرنے کے لیے، اکثر ہمیں moles کو گرام یا اس کے برعکس تبدیل کرنے کی ضرورت ہوتی ہے۔ یہ مادہ کے داڑھ ماس کا استعمال کرتے ہوئے کیا جا سکتا ہے، جو اس مادہ کے ایک تل کا کمیت ہے۔ ایک مرکب کا داڑھ ماس اس کے اجزاء کے داڑھ ماس کا مجموعہ ہے۔ مثال کے طور پر:
آئیے اس وقت پیدا ہونے والی کاربن ڈائی آکسائیڈ کے بڑے پیمانے کا حساب لگائیں جب میتھین کا \(50.0\, \textrm{جی}\) آکسیجن میں مکمل طور پر جل جاتا ہے۔ میتھین کا داڑھ ماس \(16.04\, \textrm{g/mol}\) ہے، اور کاربن ڈائی آکسائیڈ کا داڑھ ماس \(44.01\, \textrm{g/mol}\) ہے۔
سب سے پہلے، میتھین کے بڑے پیمانے کو مولز میں تبدیل کریں:
\( \textrm{CH کے moles}_4 = \frac{50.0\, \textrm{جی}}{16.04\, \textrm{g/mol}} \)متوازن مساوات سے سٹوچیومیٹرک گتانک کا استعمال کرتے ہوئے، ہم جانتے ہیں کہ میتھین کا 1 مول کاربن ڈائی آکسائیڈ کا 1 مول پیدا کرتا ہے، لہٰذا پیدا ہونے والے کاربن ڈائی آکسائیڈ کے مول میتھین کے رد عمل کے مولز کے برابر ہوں گے۔
پھر، کاربن ڈائی آکسائیڈ کے مولوں کو گرام میں تبدیل کریں:
\( \textrm{CO کا ماس}_2 = \textrm{CO کے moles}_2 \times \textrm{CO کا داڑھ ماس}_2 \)کیمیائی رد عمل میں، محدود ری ایکٹنٹ وہ مادہ ہوتا ہے جو پہلے مکمل طور پر کھایا جاتا ہے اور اس کی زیادہ سے زیادہ مقدار کا تعین کرتا ہے جو بن سکتی ہے۔ نظریاتی پیداوار محدود ری ایکٹنٹ کی مقدار کی بنیاد پر، ردعمل سے متوقع مصنوعات کی زیادہ سے زیادہ مقدار ہے۔
محدود ری ایکٹنٹ کی شناخت کرنے کے لیے، دستیاب ری ایکٹنٹس کے مول تناسب کا متوازن کیمیائی مساوات کے لیے درکار تل تناسب سے موازنہ کریں۔ ری ایکٹنٹ جو اسٹوچیومیٹرک تناسب کے مطابق مصنوعات کی کم سے کم مقدار فراہم کرتا ہے وہ محدود ری ایکٹنٹ ہے۔ نظریاتی پیداوار کا حساب لگانے میں محدود ری ایکٹنٹ کی مقدار اور رد عمل کی اسٹوچیومیٹری کا استعمال شامل ہے۔
نائٹروجن گیس ( \(\textrm{ن}_2\) ) اور ہائیڈروجن گیس ( \(\textrm{ایچ}_2\) ) کے درمیان امونیا پیدا کرنے کے لیے رد عمل پر غور کریں ( \(\textrm{NH}_3\) ):
\( \textrm{ن}_2 + 3\textrm{ایچ}_2 \rightarrow 2\textrm{NH}_3 \)اگر ہمارے پاس \(\textrm{ن}_2\) کا 28 گرام اور \(\textrm{ایچ}_2\) کا 10 گرام ہے، جو محدود کرنے والا ری ایکٹنٹ ہے اور \(\textrm{NH}_3\) کی نظریاتی پیداوار کیا ہے؟ \(\textrm{NH}_3\) ؟
مولر ماس آف \(\textrm{ن}_2 = 28.02\, \textrm{g/mol}\) ; داڑھ کا ماس \(\textrm{ایچ}_2 = 2.016\, \textrm{g/mol}\)
گرام کو مولز میں تبدیل کریں:
\( \textrm{این کے تل}_2 = \frac{28\, \textrm{جی}}{28.02\, \textrm{g/mol}} \) \( \textrm{H کے moles}_2 = \frac{10\, \textrm{جی}}{2.016\, \textrm{g/mol}} \)مساوات کے stoichiometric تناسب کے ساتھ \(\textrm{ایچ}_2\) کے دستیاب تل تناسب کا \(\textrm{ن}_2\) سے موازنہ کریں۔ محدود ری ایکٹنٹ \(\textrm{NH}_3\) کی زیادہ سے زیادہ مقدار کا تعین کرتا ہے جو پیدا کی جا سکتی ہے۔ محدود ری ایکٹنٹ کے moles کو stoichiometric coefficients کا استعمال کرتے ہوئے \(\textrm{NH}_3\) کے moles میں تبدیل کریں، پھر اگر ضرورت ہو تو گرام میں تبدیل کریں۔
Stoichiometric حسابات ان کی خالص شکل میں reactants اور مصنوعات تک محدود نہیں ہیں۔ وہ حل پر بھی لاگو ہوتے ہیں۔ آبی محلول میں، ارتکاز کو اکثر molarity میں ظاہر کیا جاتا ہے، جو کہ محلول فی لیٹر محلول ( \(M = \textrm{mol/L}\) ) ہوتا ہے۔
حل میں رد عمل انجام دیتے وقت، حل کا حجم اور اس کی مولیریٹی کا استعمال ری ایکٹنٹ یا پروڈکٹ کے مولز کو تلاش کرنے کے لیے کیا جا سکتا ہے۔ یہ خاص طور پر ٹائٹریشن تجربات میں کارآمد ہے، جہاں غیرجانبداری کے ذریعے نامعلوم محلول کی ارتکاز کا تعین کرنے کے لیے معلوم ارتکاز کا حل استعمال کیا جاتا ہے۔
فرض کریں کہ ہمیں NaOH محلول کے ساتھ 1.0 M HCl محلول کے 50.0 mL کو بے اثر کرنے کی ضرورت ہے۔ ردعمل مندرجہ ذیل ہے:
\( \textrm{ایچ سی ایل} + \textrm{NaOH} \rightarrow \textrm{NaCl} + \textrm{ایچ}_2\textrm{اے} \)رد عمل کی اسٹوچیومیٹری ہمیں بتاتی ہے کہ HCl کا ایک تل NaOH کے ایک تل کے ساتھ رد عمل ظاہر کرتا ہے تاکہ ایک تل NaCl اور ایک تل پانی پیدا کرے۔ سب سے پہلے، HCl کے moles کا تعین کریں:
\( \textrm{HCl کے تل} = \textrm{والیوم (L)} \times \textrm{Molarity (M)} \)پھر، stoichiometric تناسب کا استعمال کرتے ہوئے، HCl حل کے ساتھ مکمل طور پر رد عمل ظاہر کرنے کے لیے درکار NaOH محلول کے حجم کا حساب لگائیں۔ یہ مثال حلوں میں سٹوچیومیٹری کے اطلاق کو ظاہر کرتی ہے، جہاں حل کا ارتکاز اور حجم ری ایکٹنٹس اور مصنوعات کی مقدار کا تعین کرتا ہے۔
Stoichiometry کیمسٹری میں ایک بنیادی تصور ہے جو کیمیائی رد عمل میں ری ایکٹنٹس اور مصنوعات کے مقداری تجزیہ کی اجازت دیتا ہے۔ رد عمل میں شامل مختلف مادوں کی مقدار کے درمیان تعلق کو سمجھ کر، کیمیا دان مصنوعات کی پیداوار کی پیشین گوئی کر سکتے ہیں، ری ایکٹنٹس کو محدود کر سکتے ہیں، اور رد عمل کے لیے مواد کی ضروری مقدار کا حساب لگا سکتے ہیں۔ چاہے رد عمل ان کی خالص شکلوں میں ہو یا حل میں، stoichiometric حسابات تجربہ گاہوں کے تجربات اور صنعتی کیمیائی عمل دونوں کے لیے قیمتی بصیرت فراہم کرتے ہیں۔ ان حسابات کو درست طریقے سے انجام دینے کے لیے کلیدی اجزا، بشمول تل کا تصور، سٹوچیومیٹرک گتانک، اور مولز اور گرام کے درمیان تبدیل کرنے یا محلول میں ارتکاز کا تعین کرنے کی صلاحیت، ضروری ہیں۔ مشق اور استعمال کے ذریعے، کوئی شخص اسٹوچیومیٹرک حسابات میں مہارت حاصل کر سکتا ہے اور انہیں کیمیائی مسائل کی ایک وسیع رینج پر لاگو کر سکتا ہے۔
