Хий нь янз бүрийн химийн урвалуудад чухал үүрэг гүйцэтгэдэг бөгөөд хийн стехиометрийг ойлгох нь хийтэй холбоотой урвалын үр дүнг урьдчилан таамаглахад зайлшгүй шаардлагатай. Стойхиометрийн гол цөм нь химийн урвал дахь урвалд орж буй бодис ба бүтээгдэхүүнийг тооцоолоход чиглэгддэг. Энэ хичээлээр бид хийн бодисуудтай химийн урвалын эзэлхүүн, даралт, температур, мольуудын тоо хоорондын хамаарлыг багтаасан хийн стехиометрийг судлах болно.
Молийн эзэлхүүний тухай ойлголт нь хийн стехиометрийн үндсэн суурь юм. Энэ нь нэг моль хий эзэлдэг эзэлхүүнээр тодорхойлогддог. Стандарт температур ба даралт (STP) нь 0 ° C (273.15 К) ба 1 атм даралттай үед аливаа идеал хийн нэг моль 22.4 литр эзэлдэг. Энэхүү таамаглал нь Ideal Gas хуульд үндэслэсэн болно.
\( PV = nRT \)Хаана:
Хийтэй холбоотой химийн урвалын тухайд стехиометри нь арай илүү оролцдог. Энд гол зүйл бол өгөгдсөн хэмжигдэхүүнийг моль болгон хувиргах явдал юм, учир нь стехиометри нь урвалд орох бодис ба бүтээгдэхүүний хоорондох молийн харьцааг авч үздэг. Нүүрстөрөгчийн давхар исэл, усны уур үүсгэхийн тулд хүчилтөрөгчийн оролцоотойгоор ердийн хий болох метан (CH 4 ) шаталтыг авч үзье.
\(\textrm{CH}_4 + 2\textrm{О}_2 \rightarrow \textrm{CO}_2 + 2\textrm{Х}_2\textrm{О} \)Энэ тэгшитгэл нь 1 моль метан нь 2 моль хүчилтөрөгчтэй урвалд орж 1 моль нүүрстөрөгчийн давхар исэл, 2 моль усны уур үүсгэдэг болохыг харуулж байна. Хэрэв STP дахь метаны эзэлхүүнийг өгөгдсөн бол бид метаны молийг олохын тулд молийн эзэлхүүнийг ашиглаж, дараа нь бусад хийн эзэлхүүнийг олохын тулд молийн харьцааг ашиглана.
СТП-д 22.4 литр метан хий байгаа нь 1 моль метантай тэнцэнэ гэж бодъё. Урвалын стехиометрийг ашиглан бид шаардлагатай хүчилтөрөгчийн хэмжээ, үйлдвэрлэсэн нүүрстөрөгчийн давхар исэл, усны уурын хэмжээг тооцоолж болно.
Ихэнхдээ хийтэй холбоотой урвалд нэг урвалж бусдаасаа өмнө зарцуулагдаж, урвалын цар хүрээг тодорхойлдог. Энэ урвалжийг хязгаарлах урвалж гэж нэрлэдэг. Хязгаарлагч урвалжийг тодорхойлох нь үүссэн бүтээгдэхүүний хэмжээг зөв таамаглахад маш чухал юм. Үүнийг реактив бүрийн мольыг эзэлхүүнээр нь тооцоолж, урвалын стехиометрийн хамаарлыг ашиглан хийж болно.
Хийн хамгийн тохиромжтой хууль \(PV = nRT\) янз бүрийн нөхцөлд хийн төлөв байдлыг ойлгоход чухал ач холбогдолтой боловч стехиометрийн хувьд гол үүрэг гүйцэтгэдэг. Энэ нь хийн эзэлхүүн, даралт, температур, моль хоорондын хөрвүүлэлт хийх боломжийг олгодог бөгөөд STP нөхцлөөс гадна стехиометрийн асуудлыг шийдвэрлэх чадварыг өргөжүүлдэг.
Жишээлбэл, хэрэв урвал STP-ээс өөр температур эсвэл даралтад явагдах юм бол эхлээд STP дахь хийн мольуудыг олж, дараа нь өгөгдсөн нөхцөлд шинэ эзэлхүүнийг олохын тулд хамгийн тохиромжтой хийн тухай хуулийг хэрэглэснээр оролцсон хийн эзэлхүүнийг тооцоолж болно. . Энэ алхам нь стандарт нөхцөлд үргэлж хариу үйлдэл үзүүлэхгүй байх бодит амьдралын хувилбаруудыг шийдвэрлэхэд зайлшгүй шаардлагатай.
Бодит амьдрал дахь хийн стехиометрийн жишээг тээврийн хэрэгсэлд аюулгүйн дэр байрлуулах механизмаас харж болно. Аюулгүйн дэрийг хурдан шахах нь химийн урвалын үр дүнд маш богино хугацаанд их хэмжээний хий үүсгэдэг. Натрийн азидыг (NaN 3 ) ихэвчлэн ашигладаг бөгөөд энэ нь нөлөөллийн үед азотын хий (N 2 ) үүсгэхийн тулд задардаг.
\(2\textrm{НаН}_3 \rightarrow 2\textrm{На} + 3\textrm{Н}_2\)Энэ урвал нь азотын хий хурдан гаргаж, аюулгүйн дэрийг шахаж, тээврийн хэрэгслийн зорчигчдод үзүүлэх нөлөөллийг зөөлрүүлдэг. Энд стехиометрийн тусламжтайгаар аюулгүйн дэрийг миллисекундэд хүссэн хэмжээгээр дүүргэхэд хангалттай азотын хий үйлдвэрлэхэд шаардагдах натрийн азидын нарийн хэмжээг тооцоолоход ашигладаг.
Аюулгүй байдлын үүднээс бид агаарын дэрний хөөргөх химийн урвалыг дуурайж чадахгүй ч энгийн урвалаар хийн эзэлхүүний өөрчлөлтийг ажиглаж болно. Жишээлбэл, цуу (цууны хүчил) ба жигд натри (натрийн бикарбонат) хоёрын хоорондох урвал нь нүүрстөрөгчийн давхар ислийн хий үүсгэдэг.
\(\textrm{CH}_3\textrm{COOH} + \textrm{NaHCO}_3 \rightarrow \textrm{CH}_3\textrm{COONa} + \textrm{Х}_2\textrm{О} + \textrm{CO}_2\)Бөмбөлөг хавсаргасан хаалттай системд энэ урвалыг хийснээр бид бөмбөлгийг хөөргөхөд үүссэн хийг нүдээр харж болно. Дараа нь үйлдвэрлэсэн хийн эзэлхүүнийг урвалын стехиометртэй холбож, хийн стехиометрийн бодит жишээг санал болгож болно.
Хэдийгээр хийн стехиометрийн зарчмууд нь энгийн боловч бодит амьдрал дээр ашиглах нь хүндрэл үүсгэдэг. Тодорхой нөхцөлд хийн тохиромжгүй байдал, урвалд орох бодисын цэвэр байдал, урвалын хурд зэрэг хүчин зүйлүүд үр дүнд нөлөөлж болно. Эдгээр талыг, ялангуяа нарийвчлал чухал ач холбогдолтой үйлдвэрлэлийн хэрэглээнд анхаарч үзэх хэрэгтэй.
Хийн стехиометри нь хийтэй холбоотой химийн урвалын үр дүнг ойлгох, урьдчилан таамаглах хүчирхэг хэрэгсэл юм. Тохиромжтой хийн хууль, молийн эзэлхүүн, хязгаарлах урвалж зэрэг ойлголтуудыг ашигласнаар бид янз бүрийн нөхцөлд урвалд оролцох хийн эзэлхүүнийг тооцоолж чадна. Боловсролын орчин, үйлдвэрлэлийн хэрэглээ, тэр ч байтугай аюулгүйн дэр зэрэг өдөр тутмын бүтээгдэхүүнд ч бай хийн стехиометрийн зарчим нь өргөн хүрээний үр дагавар, хэрэглээтэй байдаг.
