Keemilises reaktsioonis ei saa ainet massi jäävuse seaduse järgi luua ega hävitada, seega peavad reaktsioonist väljuvad produktid võrduma reaktsioonis osalevate reaktiividega. See tähendab, et sama kogus iga sisestatud aatomit peab välja tulema. Stöhhiomeetria on reaktsiooni elementide mõõt. See hõlmab arvutusi, mis võtavad arvesse reagentide ja saaduste massi antud keemilises reaktsioonis. Stöhhiomeetria on pool matemaatikat, pool keemiat ja tiirleb ühe ülaltoodud lihtsa põhimõtte ümber – põhimõttel, et aine ei lähe reaktsiooni käigus kunagi kaduma ega juurde. Esimene samm mis tahes keemiaprobleemi lahendamisel on võrrandi tasakaalustamine.
1
Kirjutage üles aatomite arv, mis sisaldavad iga ühendi mõlemal pool võrrandit. Keemilise võrrandi abil saate tuvastada reaktsiooni iga elemendi aatomid. Kuna keemiline reaktsioon ei saa kunagi luua ega hävitada uut ainet, on antud võrrand tasakaalust väljas, kui aatomite arv (ja tüübid) võrrandi kummalgi poolel ei ühti ideaalselt. Ärge unustage korrutada koefitsiendi või alaindeksiga. kui üks on olemas.Näiteks H2SO4 + Fe —> Fe2(SO4)3 + H2Võrrandi reagendi (vasakul) poolel on 2 H aatomit (H2), 1 S aatomit, 4 O aatomit (O4) , ja 1 Fe aatom. Võrrandi korrutisel (paremal) on 2H aatomit (H2), 3 S aatomit (S3), 12 O aatomit (O 12) ja 2 Fe aatomit (Fe2).
2
Lisage koefitsient nende elementide ette, mis ei ole hapnik ja vesinik, et tasakaalustada mõlemat külge. Tuvastage madalaim ühistegur kõigi elementide vahel, mis ei ole hapnik ja vesinik (järgmisel tasakaalustate need), et saada mõlemal küljel võrdne arv aatomeid. Näiteks madalaim ühistegur 2 ja 1 vahel on Fe puhul 2. Selle tasakaalustamiseks lisage vasakule küljele Fe ette 2. Madalaim ühistegur 3 ja 1 vahel on S jaoks 3. Lisage H2SO4 ette 3, et tasakaalustada vasakut ja paremat külge.Selles etapis on meie võrrand näeb välja selline: 3 H2SO4 + 2 Fe —> Fe2(SO4)3 + H2
3
Tasakaalustage vesiniku ja hapniku aatomid. Vesiniku ja hapniku aatomid on tasakaalustatud viimasena, kuna need esinevad tavaliselt mitmes molekulis võrrandi mõlemal küljel. Selles võrrandi tasakaalustamise etapis ärge unustage aatomeid uuesti lugemast, kui olete molekulidele koefitsiente lisanud. Meie näites lisasime H2SO4 ette 3 ja nüüd on 6 vesinikku vasakul ja ainult 2 vesinikku võrrandi parem pool. Meil on ka 12 hapnikku vasakul ja 12 hapnikku paremal, nii et see on tasakaalus. Vesinikuid saame tasakaalustada, lisades H2 ette 3. Meie lõplik tasakaalustatud võrrand on 3 H2SO4 + 2 Fe —> Fe2(SO4) )3 + 3 H2.
4
Loendage uuesti aatomite arv võrrandi mõlemal küljel, et veenduda, et need on võrdsed. Kui olete lõpetanud, on mõistlik minna tagasi ja kontrollida võrrandi tasakaalu. Seda saab teha, liites uuesti kõik aatomid mõlemal pool võrrandit, veendumaks, et need on mõlemal poolel võrdsed. Kontrollime võrrandit, 3 H2SO4 + 2 Fe —> Fe2(SO4)3 + 3 H2 , tasakaalu tagamiseks.Noole vasakus servas on 6 H, 3 S, 12 O ja 2 Fe. Noole paremal küljel on 2 Fe, 3 S, 12 O ja 6 H. Võrrandi vasak ja parem pool ühtivad, seega on see nüüd tasakaalus.
5
Arvutage ühendi molaarmass grammides. Molaarmass on ühe mooli ühendi kogus grammides (g). See võimaldab teil hõlpsasti teisendada aine grammide ja moolide vahel. Molaarmassi arvutamiseks peate tuvastama, mitu elemendi molekuli on ühendis ja iga elemendi aatommass ühendis. Määrake iga elemendi aatomite arv ühendis. Näiteks glükoos on C6H12O6, seal on 6 süsinikuaatomit, 12 vesinikuaatomit ja 6 hapnikuaatomit. Tuvastage iga aatomi aatommass grammides mooli kohta (g/mol). Iga elemendi aatommassid leitakse tavaliselt perioodilisuse tabelis elemendi sümboli all, tavaliselt kümnendkohana. Glükoosi elementide aatommassid on: süsinik, 12,0107 g/mol; vesinik, 1,007 g/mol; ja hapnik 15,9994 g/mol. Korrutage iga elemendi aatommass ühendis sisalduvate aatomite arvuga. Süsinik: 12,0107 x 6 = 72,0642 g/mol; Vesinik: 1,007 x 12 = 12,084 g/mol; Hapnik: 15,9994 x 6 = 95,9964 g/mol. Nende toodete lisamisel saadakse ühendi molaarmass. 72,0642 + 12,084 + 95,9964 = 180,1446 g/mol. 180,14 grammi on ühe mooli glükoosi mass.
6
Teisendage aine grammid molaarmassi abil moolideks. Kasutades teisendustegurina molaarmassi, saate arvutada moolide arvu märgitud liigi grammides. Jagage teadaolev grammide kogus (g) molaarmassiga (g/mol). Lihtne viis kontrollida, kas tegite õiget matemaatikat, on veenduda, et ühikud tühistavad, jättes ainult moolid. Näiteks: mitu mooli on 8,2 grammis vesinikkloriidis (HCl)? H aatommass on 1,007 ja Cl on 35,453, mis teeb ühendi molaarmassiks 1,007 + 35,453 = 36,46 g/mol. Jagades aine grammide arvu molaarmassiga, saadakse: 8,2 g / (36,46 g/mol) = 0,225 mooli HCl.
7
Määrake reagentide molaarsuhe. Toote saagise määramiseks antud reaktsioonis peate määrama molaarsuhte. Moolsuhe näitab ainete omavaheliste reaktsioonide vahekorda ja selle annab tasakaalustatud reaktsiooni liikide koefitsient. Näiteks milline on KClO3 ja O2 molaarsuhe reaktsioonis 2 KClO3 —> 2 KCl + 3 O2.Esmalt kontrollige, kas võrrand on tasakaalus. Ärge kunagi unustage seda sammu, vastasel juhul on teie suhted valed. Sel juhul on reaktsiooni mõlemal poolel võrdne kogus iga elementi, nii et see on tasakaalus. KClO3 ja O2 suhe on 2/3. Pole vahet, milline number on üleval või alumisel, kui hoiate probleemi ülemises ja alumises osas samu ühendeid.
8
Ristkorrutage moolsuhtega, et leida muu reagendi moolid. Reaktsiooniks toodetud või vajaliku liigi moolide arvu arvutamiseks kasutate molaarsuhet. Probleemide korral palutakse teil tavaliselt määrata vajalike moolide arv või reaktsioonis tekkivate moolide arv, kui on antud teatud arv grammi reagenti. Näiteks kui palju mooli on reaktsioonis N2 + 3 H2 —> 2 NH3 NH3 tekib, kui 3,00 grammi N2 reageerib piisava H2-ga?Selles näites tähendab piisav H2, et seda on piisavalt ja te ei pea seda probleemi lahendamiseks arvesse võtma. Esmalt teisendage N2 grammid moolideks . Lämmastiku aatommass on 14,0067 g/mol, seega N2 molaarmass on 28,0134 g/mol. Jagades massi molaarmassiga, saate 3,00 g/28,0134 g/mol = 0,107 mol. Seadistage küsimusega antud suhted: NH3: N2 = x/0,107 mol. Ristkorrutage see suhe NH3 ja N2 molaarsuhtega: 2 :1. x/0,107 mol = 2/1 = (2 x 0,107) = 1x = 0,214 mol.
9
Teisendage moolid tagasi massiks, kasutades liigi molaarmassi. Kasutate jälle molaarmassi, kuid seekord korrutate, et moolid grammideks tagasi teisendada. Kasutage kindlasti õige liigi molaarmassi. NH3 molaarmass on 17,028 g/mol. Seega 0,214 mol x (17,028 grammi/mol) = 3,647 grammi NH3.
10
Tehke kindlaks, kas reaktsioon toimub standardtemperatuuril ja -rõhul (STP). STP on antud tingimuste kogum, kus 1 mool ideaalset gaasi võtab enda alla 22,414 liitrit (L). Standardtemperatuur on 273,15 kelvinit (K) ja standardrõhk on 1 atmosfäär (atm). Üldjuhul ütleb reaktsioon, et see on antud temperatuuril 1 atm ja 273 K või lihtsalt STP.
11
Kasutage gaasiliitrite moolideks teisendamiseks teisendustegurit 22,414 l/mol. Kui teie reaktsioon toimub STP-s, saate antud gaasimahus moolide arvu arvutamiseks kasutada väärtust 22,414 l/mol. Moolide määramiseks jagage gaasi maht (L) teisendusteguriga. Näiteks teisendage 3,2 liitrit N2 gaasi moolideks: 3,2 l/22,414 l/mol = 0,143 mooli.
12
Kasutage ideaalse gaasi seadust gaasiliitrite teisendamiseks mitte STP-s. Kui teile antakse reaktsioon, mida STP-s ei toimu, peate reaktsioonis olevate moolide arvu määramiseks kasutama ideaalse gaasi seadust PV = nRT. P on rõhk atmosfääris, V on ruumala liitrites, n on moolide arv, R on gaasiseaduse konstant 0,0821 L-atm/mol-kraadi ja T on temperatuur kelvinites. Võrrandit saab ümber korraldada, et lahendada moolid: n = RT/PV.Gaasikonstandi ühikud on loodud teiste muutujate ühikute tühistamiseks.Näiteks määrake moolide arv 2,4 liitris O2 temperatuuril 300 K ja 1,5 atm. Muutujate ühendamine annab: n = (0,0821 x 300)/(1,5 x 2) = 24,63/3,6 = 6,842 mooli O2
13
Arvutage vedeliku tihedus. Mõnikord annavad keemilised võrrandid teile vedela reagendi mahu ja nõuavad reaktsiooniks vajalikku grammide või moolide kogust. Gramideks teisendamiseks kasutate selle vedeliku tihedust. Tihedus on antud massi/mahu järgi. Kui ülesandes pole tihedust antud, peate võib-olla seda viitetekstist või veebist otsima.
14
Teisendage maht milliliitriteks (ml). Vedeliku ruumala massiks (g) teisendamiseks peate kasutama selle vedeliku tihedust. Tihedus on antud grammides milliliitri kohta (g/mL), seetõttu peab vedeliku maht olema teisendamiseks milliliitrites. Määrake antud maht. Näiteks oletame, et probleem ütleb, et teil on 1 liiter H2O. ML-ideks teisendamiseks lihtsalt korrutage 1000-ga. Ühes liitris vees on 1000 milliliitrit.
15
Korrutage maht tihedusega. Kui korrutate ruumala (mL) selle vedeliku tihedusega (g/mL), siis milliliitrid kaovad ja teile jääb järele aine grammides. Näiteks H2O tihedus on ligikaudu 1,0 g/mL.
16
Arvutage reagendi molaarmass. Molaarmass on ühe mooli ühendi kogus grammides (g). See võimaldab teil hõlpsasti teisendada aine grammide ja moolide vahel. Molaarmassi arvutamiseks peate tuvastama, mitu elemendi molekuli on ühendis ja iga elemendi aatommass ühendis. Määrake iga elemendi aatomite arv ühendis. Näiteks glükoos on C6H12O6, seal on 6 süsinikuaatomit, 12 vesinikuaatomit ja 6 hapnikuaatomit. Tuvastage iga aatomi aatommass grammides mooli kohta (g/mol). Glükoosi elementide aatommassid on: süsinik, 12,0107 g/mol; vesinik, 1,007 g/mol; ja hapnik 15,9994 g/mol. Korrutage iga elemendi aatommass ühendis sisalduvate aatomite arvuga. Süsinik: 12,0107 x 6 = 72,0642 g/mol; Vesinik: 1,007 x 12 = 12,084 g/mol; Hapnik: 15,9994 x 6 = 95,9964 g/mol. Nende toodete lisamisel saadakse ühendi molaarmass. 72,0642 + 12,084 + 95,9964 = 180,1446 g/mol. 180,14 grammi on ühe mooli glükoosi mass.
17
Teisendage aine grammid molaarmassi abil moolideks. Kasutades molaarmassi teisendustegurina, saate arvutada moolide arvu, mis esinevad liigi märgitud grammide arvus. Jagage teadaolev grammide kogus (g) molaarmassiga (g/mol). Lihtne viis kontrollida, kas tegite õiget matemaatikat, on veenduda, et ühikud tühistavad, jättes ainult moolid. Näiteks: mitu mooli on 8,2 grammis vesinikkloriidis (HCl)? H aatommass on 1,007 ja Cl on 35,453, mis teeb ühendi molaarmassiks 1,007 + 35,453 = 36,46 g/mol. Jagades aine grammide arvu molaarmassiga, saadakse: 8,2 g / (36,46 g/mol) = 0,225 mooli HCl.