Si të bëni stoikiometri (me fotografi)

2024 Autor: Jason Gerald | [email protected]. E modifikuara e fundit: 2024-01-15 08:24

Në një reaksion kimik, materia nuk mund të krijohet dhe as të shkatërrohet, kështu që produktet e një reaksioni duhet të jenë të barabarta me numrin e reagentëve në reaksion. Stoichiometry është studimi i marrëdhënies sasiore të elementeve në një reaksion, i cili përfshin llogaritjen e masës së reagentëve dhe produkteve në to. Stoichiometry është një kombinim i matematikës dhe kimisë, dhe zbatohet bazuar në një parim të thjeshtë të mësipërm, se materia nuk rritet ose zvogëlohet kurrë në një reagim. Hapi i parë për zgjidhjen e çdo problemi të kimisë është balancimi i ekuacioneve.

Hapi

Pjesa 1 nga 4: Balancimi i Ekuacioneve Kimike

Hapi 1. Shkruani numrin e atomeve që përbëjnë çdo përbërje në të dy anët e ekuacionit

Ekuacionet kimike mund t'ju ndihmojnë të identifikoni atomet e secilit element në një reaksion. Në një reaksion kimik, materia nuk mund të krijohet dhe as të shkatërrohet, kështu që një ekuacion thuhet se është i pabarabartë nëse numri (dhe llojet) e atomeve përbërës në të dy anët e ekuacionit nuk janë saktësisht të njëjta.

Mos harroni të shumëzoni numrin e atomeve me koeficientin ose numrin nën vijën nëse keni një të tillë.
Për shembull, H.₂KËSHTU QË₄ + Fe - Fe₂(KËSHTU QË₄)₃ + H₂
Në anën e majtë (reaktantët) e ekuacionit ka 2 H, 1 S, 4 O dhe 1 Fe.
Në anën e djathtë (produktit) të ekuacionit ka 2 H, 3 S, 12 O dhe 2 Fe.

Hapi 2. Shtoni koeficientë përpara elementëve të ndryshëm nga oksigjeni dhe hidrogjeni për të balancuar të dy anët e ekuacionit

Gjeni shumëfishin më pak të zakonshëm të elementeve përveç oksigjenit dhe hidrogjenit për të barazuar numrin e atomeve në të dy anët e ekuacionit.

Për shembull, shumëfishi më pak i zakonshëm (LCM) midis 2 dhe 1 është 2 për Fe. Pra, shtoni numrin 2 para elementit Fe në anën e majtë për ta balancuar atë.
LCM midis 3 dhe 1 është 3 për elementin S. Pra, shtoni numrin 3 para përbërjes H₂KËSHTU QË₄ për të balancuar anët e djathta dhe të majta të ekuacionit.
Në këtë fazë, ekuacioni i shembullit të mësipërm do të jetë: 3 H₂KËSHTU QË₄ + 2 Fe - Fe₂(KËSHTU QË₄)₃ + H₂

Hapi 3. Balanconi atomet e hidrogjenit dhe oksigjenit

Numri i atomeve të hidrogjenit dhe oksigjenit është i balancuar për herë të fundit sepse ato janë përgjithësisht të pranishme në disa molekula në të dy anët e ekuacionit. Në hapin e balancimit të këtij ekuacioni, mos harroni të rillogarisni atomet pasi të keni shtuar koeficientët para molekulave.

Në shembullin këtu, shtojmë numrin 3 para përbërjes H₂KËSHTU QË₄, kështu që tani ka 6 atome hidrogjeni në anën e majtë, por vetëm 2 atome hidrogjeni në anën e djathtë të ekuacionit. Ne gjithashtu aktualisht kemi 12 atome oksigjeni në anën e majtë dhe 12 atome oksigjeni në anën e djathtë, kështu që atomet e oksigjenit janë ekuivalentë.
Ne mund të balancojmë atomet e hidrogjenit duke shtuar numrin 3 para H₂.
Ekuacioni përfundimtar pas balancimit është 3 H₂KËSHTU QË₄ + 2 Fe - Fe₂(KËSHTU QË₄)₃ + 3 orë₂.

Hapi 4. Numëroni atomet në të dy anët e ekuacionit për t'u siguruar që janë të njëjtin numër

Pasi të bëhet, rillogarisni dhe kontrolloni dy herë barazinë është hapi i duhur. Ju mund ta bëni këtë duke shtuar të gjithë atomet në të dy anët e ekuacionit dhe duke u siguruar që ato janë të njëjta.

Kontrolloni përsëri barazinë e ekuacionit tonë, 3 H₂KËSHTU QË₄ + 2 Fe - Fe₂(KËSHTU QË₄)₃ + 3 orë₂.
Në anën e majtë të shigjetës janë 6 H, 3 S, 12 O dhe 2 Fe.
Në anën e djathtë të shigjetës janë 2 Fe, 3 S, 12 O dhe 6 H.
Numri i atomeve në anën e djathtë dhe të majtë është saktësisht i njëjtë, kështu që ky ekuacion është tashmë ekuivalent.

Pjesa 2 nga 4: Konvertimi i gramëve dhe molit

Hapi 1. Llogaritni masën molare të masës së përbërjes së dhënë në gram

Masa molare është numri i gramëve (g) në një mol të një përbërjeje. Kjo njësi ju lejon të konvertoni me lehtësi gram dhe nishane të një përbërësi. Për të llogaritur masën molare, duhet të dini sa molekula të elementit janë në përbërje, si dhe masën atomike të secilit element në përbërje.

Gjeni numrin e atomeve të secilit element në një përbërje. Për shembull, glukoza është C₆H₁₂O₆, dhe përbëhet nga 6 atome karboni, 12 atome hidrogjeni dhe 6 atome oksigjeni.
Gjeni masën atomike në gram për mol (g/mol) të secilit atom. Masat atomike të elementeve që përbëjnë glukozën janë: karboni, 12.0107 g/mol; hidrogjen, 1.007 g/mol; dhe oksigjen, 15,9994 g/mol.
Shumëzoni masën e secilit atom me numrin e atomeve të pranishëm në përbërje. Karboni: 12.0107 x 6 = 72.0642 g/mol; hidrogjen: 1,007 x 12 = 12,084 g/mol; oksigjen: 15.9994 x 6 = 95.9964 g/mol.
Shuma e të gjitha produkteve të mësipërme është masa molare e përbërjes. 72, 0642 + 12, 084 + 95, 9964 = 180, 1446 g/mol. Ose me fjalë të tjera, masa e një molekule të glukozës është 180.14 gram.

Hapi 2. Shndërroni masën e një përbërësi në nishane duke përdorur masën molare

Masa molare mund të përdoret si një faktor konvertimi, kështu që ju mund të llogaritni numrin e nishaneve në një numër të caktuar gramësh të mostrës. Pjestoni masën e njohur (g) me masën molare (g/mol). Një mënyrë e thjeshtë për të kontrolluar llogaritjet tuaja është të siguroheni që njësitë të anulojnë njëra -tjetrën dhe të lënë vetëm nishanet.

Për shembull: sa nishane ka në 8.2 gram klorur hidrogjeni (HCl)?
Masa atomike e H është 1.0007 dhe Cl është 35.453 kështu që masa molare e përbërjes së mësipërme është 1.007 + 35.453 = 36.46 g/mol.
Ndarja e numrit të gramëve të përbërjes sipas masës molare të tij jep: 8.2 g / (36.46 g / mol) = 0.225 mol HCl.

Hapi 3. Përcaktoni raportin molar midis reaktantëve

Për të përcaktuar sasinë e produktit të prodhuar në një reagim, duhet të përcaktoni raportin molar. Raporti molar është raporti i komponimeve që reagojnë me njëri -tjetrin, dhe tregohet nga koeficientët e komponimeve në reagim që kanë qenë ekuivalent.

Për shembull, cili është raporti molar i KClO₃ me O₂ në reagimin e 2 KClO₃ - 2 KCl + 3 O₂.
Para së gjithash, sigurohuni që ekuacionet e mësipërme të jenë ekuivalente. Asnjëherë mos e harroni këtë hap ose raporti molar i fituar do të jetë i gabuar. Në këtë shembull, sasitë e secilit element në të dy anët e ekuacionit janë të barabarta, kështu që reagimi është i balancuar.
Raporti midis KClO₃ me O₂ është 2/3. Ju mund të vendosni çdo numër sipër dhe poshtë, për sa kohë që ai përfaqëson përbërjen e duhur gjatë gjithë problemit.

Hapi 4. Shumëzoni kryqin me raportin molar për të gjetur numrin e nishaneve të reaktantit tjetër

Për të llogaritur numrin e nishaneve të një përbërësi të prodhuar ose të kërkuar në një reagim, mund të përdorni raportin molar. Problemet e kimisë zakonisht do t'ju kërkojnë të përcaktoni numrin e nishaneve të nevojshëm ose të prodhuar në një reagim nga masa (gram) e një reagenti të caktuar.

Për shembull, në ekuacionin e reaksionit N₂ + 3 orë₂ - 2 NH₃ sa mole NH₃ e cila do të rezultonte nga 3.00 gramë N₂ i cili reagon me H₂ në sasi të mjaftueshme?
Në këtë shembull, H₂ të disponueshme në sasi të mjaftueshme dhe nuk keni pse t'i numëroni ato për të zgjidhur problemin.
Së pari, ndryshoni njësitë e gramit N₂ jini nishane. Masa atomike e azotit është 14.0067 g/mol kështu që masa molare është N₂ është 28.0134 g/mol. Ndarja midis masës dhe masës molare do të japë 3.00 g/28.0134 g/mol = 0.107 mol.
Llogaritni raportin në problem: NH₃: N₂ = x/0, 107 nishane.
Kryqëzojeni këtë raport me raportin molar të NH₃ me N₂: 2: 1 x/0, 107 mole = 2/1 = (2 x 0, 107) = 1x = 0.214 nishane

Hapi 5. Ktheni këtë numër nishanesh në masë duke përdorur masën molare të përbërjes

Ju do të përdorni përsëri masën molare, por tani masa molare është e nevojshme si një shumëzues për të kthyer numrin e nishaneve në gram. Sigurohuni që të përdorni masën molare të saktë të përbërjes.

Masa molare NH₃ është 17.028 g/mol. Pra 0.214 mole x (17.028 gram/mol) = 3.647 gram NH₃.

Pjesa 3 nga 4: Konvertimi i litrave të gazit dhe molit

Hapi 1. Zbuloni nëse reagimi po zhvillohet në presion dhe temperaturë standarde (STP)

STP është grupi i kushteve që lejojnë 1 mol të një gazi ideal të mbushë një vëllim prej 22.414 litra (l). Temperatura standarde është 273, 15 Kelvin (K) dhe presioni standard është 1 atmosferë (atm).

Në përgjithësi, në probleme do të thuhet se reagimi zhvillohet në 1 atm dhe 273 K, ose në STP

Hapi 2. Përdorni faktorin e konvertimit prej 22,414 l/mol për të kthyer numrin e litrave të gazit në mole të gazit

Nëse reagimi zhvillohet në kushtet STP, mund të përdorni 22.414 l/mol për të llogaritur numrin e nishaneve në një vëllim të njohur të gazit. Ndani vëllimin e gazit (l) me këtë faktor konvertimi për të gjetur numrin e nishaneve.

Për shembull, për të konvertuar 3.2 litra N₂ gaz deri te nishanet: 3.2 l/22, 414 l/mol = 0.143 mol.

Hapi 3. Përdorni ligjin ideal të gazit për të konvertuar litra gaz nëse jo në kushtet e STP

Nëse reagimi në problem nuk ndodh në kushtet STP, duhet të përdorni ligjin ideal të gazit PV = nRT për të llogaritur numrin e nishaneve në një reagim. P është presioni në njësitë atmosferike, V është vëllimi në litra, n është numri i nishaneve, R është konstantja e ligjit të gazit, 0.0821 l-atm/mol-gradë, dhe T është temperatura në gradë Kelvin.

Ky ekuacion mund të riorganizohet për të llogaritur nishanet, për t'u bërë: n = RT/PV.
Njësitë e konstantës së gazit janë krijuar për të eleminuar të gjitha ndryshoret e njësive të tjera.
Për shembull, përcaktoni numrin e nishaneve në 2.4 litra O₂ në 300 K dhe 1.5 atm. Duke i lidhur variablat në ekuacion, marrim: n = (0.0821 x 300)/(1, 5 x 2) = 24, 63/3, 6 = 6, 842 mole O₂.

Pjesa 4 nga 4: Konvertimi i litrave të lëngjeve dhe mol

Hapi 1. Llogaritni dendësinë e lëngut

Ndonjëherë, ekuacionet kimike ju japin vëllimin e reagentit të lëngshëm dhe ju kërkojnë të llogaritni numrin e gramëve ose nishaneve të kërkuar për reagimin. Për të kthyer vëllimin e një lëngu në gram, keni nevojë për densitetin e lëngut. Dendësia shprehet në njësi të masës/vëllimit.

Nëse dendësia është e panjohur në problem, mund t'ju duhet ta kërkoni atë në një libër shkollor ose në internet

Hapi 2. Shndërroni vëllimin në mililitra (ml)

Për të kthyer vëllimin e një lëngu në masë (g), duhet të përdorni densitetin e tij. Dendësia shprehet në gram për mililitër (g/ml), kështu që vëllimi i një lëngu gjithashtu duhet të shprehet në mililitra për ta llogaritur atë.

Gjeni vëllimin e njohur. Për shembull, le të themi në problemin se vëllimi i H. është i njohur₂O është 1 litër. Për ta kthyer atë në ml, ju vetëm duhet ta shumëzoni me 1000 sepse ka 1000 ml në 1 litër ujë.

Hapi 3. Shumëzoni vëllimin me densitetin

Kur shumëzoni vëllimin (ml) me densitetin e tij (g/ml), njësitë e ml humbasin dhe ajo që mbetet është numri i gramëve të përbërjes.

Për shembull, dendësia H₂O është 18.0134 g/ml. Nëse ekuacioni kimik thotë se ka 500 ml H₂O, numri i gramëve në përbërje është 500 ml x 18.0134 g/ml ose 9006, 7 g.

Hapi 4. Llogaritni masën molare të reaktantëve

Masa molare është numri i gramëve (g) në një mol të një përbërjeje. Kjo njësi ju lejon të ndryshoni njësitë e gramëve dhe nishaneve në një përbërje. Për të llogaritur masën molare, duhet të përcaktoni sa molekula të elementit janë në një përbërje, si dhe masën atomike të secilit element në përbërje.

Përcaktoni numrin e atomeve të secilit element në një përbërje. Për shembull, glukoza është C₆H₁₂O₆, dhe përbëhet nga 6 atome karboni, 12 atome hidrogjeni dhe 6 atome oksigjeni.
Gjeni masën atomike në gram për mol (g/mol) të secilit atom. Masat atomike të elementeve në glukozë janë: karboni, 12.0107 g/mol; hidrogjen, 1.007 g/mol; dhe oksigjen, 15,9994 g/mol.
Shumëzoni masën atomike të secilit element me numrin e atomeve të pranishëm në përbërje. Karboni: 12.0107 x 6 = 72.0642 g/mol; hidrogjen: 1,007 x 12 = 12,084 g/mol; oksigjen: 15.9994 x 6 = 95.9964 g/mol.
Shtoni rezultatet e shumëzimit më sipër për të marrë masën molare të përbërjes, e cila është 72, 0642 + 12, 084 + 95, 9964 = 180, 1446 g/mol. Pra, masa e një mol glukozë është 180.14 gram.

Hapi 5. Shndërroni numrin e gramëve të një përbërjeje në nishane duke përdorur masën molare

Duke përdorur masën molare si një faktor konvertimi, mund të llogaritni numrin e nishaneve të pranishëm në një numër të caktuar gramësh të mostrës. Ndani numrin e gramëve (g) të përbërjes së njohur me masën molare (g/mol). Një mënyrë e thjeshtë për të kontrolluar llogaritjet tuaja është të siguroheni që njësitë të anulojnë njëra -tjetrën dhe të lënë vetëm nishanet.

Për shembull: sa nishane ka në 8.2 gram klorur hidrogjeni (HCl)?
Masa atomike e H është 1.0007 dhe Cl është 35.453 kështu që masa molare e përbërjes është 1.007 + 35.453 = 36.46 g/mol.
Ndarja e numrit të gramëve të përbërjes sipas masës molare jep: 8.2 g/(36.46 g/mol) = 0.225 mol HCl.

Përmbajtje:

Video: Si të bëni stoikiometri (me fotografi)