Back to the topics list

stoichiometry ya gesi

Stoichiometry ya gesi

Gesi huchukua jukumu muhimu katika athari mbalimbali za kemikali, na kuelewa stoichiometry ya gesi ni muhimu kwa kutabiri matokeo ya athari zinazohusisha gesi. Stoichiometry, kwa msingi wake, inahusika na hesabu ya reactants na bidhaa katika athari za kemikali. Katika somo hili, tutazingatia stoichiometry ya gesi, ambayo inahusisha uhusiano kati ya kiasi, shinikizo, joto, na idadi ya moles katika athari za kemikali na vitu vya gesi.

Kuelewa Kiasi cha Molar

Dhana ya kiasi cha molar ni ya msingi katika stoichiometry ya gesi. Inafafanuliwa kama kiasi kinachochukuliwa na mole moja ya gesi. Kwa Joto la Kawaida na Shinikizo (STP), ambayo ni 0 ° C (273.15 K) na shinikizo la atm 1, mole moja ya gesi yoyote bora inachukua lita 22.4. Dhana hii inategemea Sheria Bora ya Gesi:

Wapi:

• P inawakilisha shinikizo la gesi,
• V ni kiasi,
• n ni idadi ya moles,
• R ni gesi isiyobadilika inayofaa (0.0821 L·atm·K ^-1 ·mol ^-1 ),
• T ni halijoto katika Kelvin.

Stoichiometry Inahusisha Milinganyo ya Gesi

Linapokuja suala la athari za kemikali zinazohusisha gesi, stoichiometry inahusika kidogo zaidi. Jambo kuu hapa ni kubadilisha idadi fulani kuwa fuko, kwani stoichiometry hushughulikia uwiano wa mole kati ya vitendanishi na bidhaa. Fikiria mwako wa methane (CH ₄ ), gesi ya kawaida, mbele ya oksijeni kuzalisha dioksidi kaboni na mvuke wa maji:

Mlinganyo huu unatuambia kwamba mole 1 ya methane humenyuka na moles 2 za oksijeni kutoa mole 1 ya dioksidi kaboni na moles 2 za mvuke wa maji. Iwapo tutapewa kiasi cha methane katika STP, tunaweza kutumia kiasi cha molar kupata moles ya methane na kisha kutumia uwiano wa mole ili kupata ujazo wa gesi zingine zinazohusika.

Mfano: Kukokotoa Kiasi cha Gesi katika Miitikio

Wacha tuseme tuna lita 22.4 za gesi ya methane huko STP, ambayo ni sawa na mole 1 ya methane. Kwa kutumia stoichiometry ya mmenyuko, tunaweza kuhesabu kiasi cha oksijeni kinachohitajika na kiasi cha dioksidi kaboni na mvuke wa maji zinazozalishwa:

• Kiasi cha Oksijeni kinahitajika : Kwa kuwa mole 1 ya CH ₄ inahitaji fuko 2 za O ₂ , lita 22.4 za methane zingehitaji lita 44.8 za oksijeni kwenye STP.
• Kiasi cha Dioksidi ya Kaboni inayozalishwa : Mmenyuko huzalisha mole 1 ya CO ₂ kwa mole 1 ya CH ₄ , kwa hivyo ujazo wa CO ₂ inayozalishwa pia inaweza kuwa lita 22.4 kwa STP.
• Kiasi cha Mvuke wa Maji kinachozalishwa : Kwa kuwa moles 2 za H ₂ O zinazalishwa, jumla ya ujazo wa mvuke wa maji itakuwa lita 44.8 kwa STP.

Vimenyume vya Kuzuia katika Stoichiometry ya Gesi

Mara nyingi katika miitikio inayohusisha gesi, kiitikio kimoja kitatumiwa kabla ya nyingine, kubainisha ukubwa wa athari. Kiitikio hiki kinajulikana kama kiitikio kikwazo. Kutambua kiitikio kikwazo ni muhimu kwa kutabiri kwa usahihi kiasi cha bidhaa zinazoundwa. Hii inaweza kufanywa kwa kuhesabu moles ya kila kiitikio kulingana na wingi wao na kutumia uhusiano wa stoichiometric wa majibu.

Sheria Bora ya Gesi na Stoichiometry

Ingawa sheria bora ya gesi \(PV = nRT\) ni muhimu kwa kuelewa tabia ya gesi chini ya hali mbalimbali, pia ina jukumu muhimu katika stoichiometry. Huruhusu ubadilishaji kati ya kiasi, shinikizo, halijoto, na fuko za gesi, na kupanua uwezo wetu wa kutatua matatizo ya stoichiometric zaidi ya masharti ya STP.

Kwa mfano, ikiwa majibu yatatokea kwa halijoto au shinikizo tofauti na STP, kiasi cha gesi zinazohusika bado kinaweza kuhesabiwa kwa kutafuta kwanza moles za gesi kwenye STP na kisha kutumia Sheria Bora ya Gesi kutafuta kiasi kipya chini ya masharti yaliyotolewa. . Hatua hii ni muhimu wakati wa kushughulika na hali halisi ambapo maitikio yanaweza yasitokee kila wakati chini ya hali ya kawaida.

Utumizi wa Maisha Halisi: Gesi Stoichiometry katika Mikoba ya Air

Mfano wa stoichiometry ya gesi katika maombi ya maisha halisi inaweza kuonekana katika utaratibu wa kupelekwa kwa mifuko ya hewa katika magari. Mfumuko wa bei wa haraka wa mfuko wa hewa ni matokeo ya mmenyuko wa kemikali ambayo hutoa kiasi kikubwa cha gesi kwa muda mfupi sana. Azide ya sodiamu (NaN ₃ ) hutumiwa kwa kawaida, ambayo hutengana kutoa gesi ya nitrojeni (N ₂ ) inapoathiriwa:

Mwitikio huu hutoa gesi ya nitrojeni kwa haraka, na kuingiza mkoba wa hewa na kupunguza athari kwa wakaaji wa gari. Hapa, stoichiometry hutumika kukokotoa kiasi sahihi cha azide ya sodiamu inayohitajika kuzalisha gesi ya nitrojeni ya kutosha kujaza mfuko wa hewa kwa kiasi kinachohitajika katika milisekunde.

Jaribio: Kuangalia Mabadiliko ya Kiasi cha Gesi

Ingawa huenda tusiweze kuiga athari ya kemikali inayotumika katika mfumuko wa bei wa mifuko ya hewa kutokana na masuala ya usalama, tunaweza kuona mabadiliko ya kiasi cha gesi katika athari rahisi. Kwa mfano, majibu kati ya siki (asidi ya asetiki) na soda ya kuoka (bicarbonate ya sodiamu) hutoa gesi ya kaboni dioksidi:

Kwa kufanya majibu haya katika mfumo uliofungwa na puto iliyounganishwa, tunaweza kuibua kuona gesi inayozalishwa ikipumua puto. Kiasi cha gesi kinachozalishwa kinaweza kuhusishwa na stoichiometry ya mmenyuko, ikitoa mfano unaoonekana wa stoichiometry ya gesi kazini.

Changamoto katika Gesi Stoichiometry

Ingawa kanuni za stoichiometry ya gesi ni za moja kwa moja, matumizi ya maisha halisi yanaweza kuwasilisha matatizo. Mambo kama vile tabia isiyofaa ya gesi chini ya hali fulani, usafi wa vitendanishi na kasi ya athari vinaweza kuathiri matokeo. Vipengele hivi vinahitaji kuzingatiwa, haswa katika matumizi ya viwandani ambapo usahihi ni muhimu.

Hitimisho

Stoichiometry ya gesi hutoa zana yenye nguvu ya kuelewa na kutabiri matokeo ya athari za kemikali zinazohusisha gesi. Kwa kutumia dhana kama vile Sheria Inayofaa ya Gesi, kiasi cha molar, na viathiriwaji vizuizi, tunaweza kukokotoa ujazo wa gesi zinazohusika katika athari chini ya hali mbalimbali. Iwe katika mipangilio ya elimu, matumizi ya viwandani, au hata katika bidhaa za kila siku kama vile mifuko ya hewa, kanuni za stoichiometry ya gesi zina athari na matumizi pana.