化学量論、タイプ、法則および計算の定義
化学量論の定義
化学量論はギリシャ語から来ています stoiceon （要素）と メーター （測定）化学量論とは、この場合の元素を測定することを意味します。これは、化学反応に関与する元素または化合物に含まれる原子、イオン、分子です。 化学量論は、基本的な法則と反応式に基づいて、化学反応（化学反応式）における反応物と生成物の定量的関係を研究および計算する科学です。
いくつかの反応の化学量論は簡単に研究できます。そのうちの1つはJOB法または連続変化法です。 メカニズムは、変化する反応物のモル量を観察することによるものですが、総モル濃度は同じです。 その特定の物理的特性（質量、体積、温度、吸収）が調べられ、それらの変化がシステムの化学量論を予測するために使用されます。 反応物の量に対する物理的特性の流れのグラフから、最大点または システムの化学量論点に対応する最小値。これは、 化合物。
反応化学量論は、化合物の形成における化合物中の元素の質量比の決定です。 化学量論的化学計算では、通常、化学の基本法則を使用する必要があります。 化学の法則は、化学の分野に関連する自然法則です。 化学の最も基本的な概念は、質量保存の法則です。これは、通常の化学反応中に物質の量に変化がないことを示しています。
化学量論は、化学反応における反応物と生成物の間に存在する定量的関係を扱う化学の分野です。 反応物は化学反応に関与する物質であり、生成物は化学反応の結果として得られる物質です。
化学量論は、元素が予測可能または予測可能な方法で動作するという事実に依存しているため、物質を作成したり破壊したりすることはできません。 したがって、元素が組み合わされると、それらは化学反応を引き起こします。これは既知であり、特定の何かです。 何が起こり、反応の結果は、元素と必要な量に基づいて予測することができます 関与。 化学量論は化学の背後にある数学です。
このような化学量論計算により、既知の濃度の溶液で希釈された元素や成分が実験条件下でどのように反応するかを知ることができます。 「化学量論」という言葉は、「元素」を意味するギリシャ語の「stoicheion」と「測定」を意味する「metron」に由来します。
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化学量論計算
19世紀初頭、ガスの性質について多くの研究が行われました。 ガスの性質の研究者の1人は、ジョセフ・ルイ・ゲイ・ルサック（1778 – 1850）という名前のフランスの化学者でした。 1808年に、彼は反応するガスの量を測定するために一連の実験を行いました。 彼は、同じ温度と圧力で、反応したガスの体積と反応によって生成されたガスの体積の比率は単純な整数比であると結論付けました。 ゲイリュサックの発見は、体積比較の法則として知られています。
試薬ガス量と反応生成物の決定
ゲイ・ルサックが体積比の法則を提唱した後に生じた問題は、1811年にアマデオ・アボガドロというイタリアの物理学者によって解決される可能性があります。
Avogadroによると：「同じ温度と圧力で測定した場合、等量のガスは同じ数の分子を持ちます”.
水蒸気を形成する反応における水素ガス、酸素ガス、および水蒸気の体積の比率= 2：1：2であるため、水素、酸素、および水蒸気の分子の数の比率も2：1：1です。 2.2。 各元素の原子数は、化学反応で増減することはありません。 したがって、水素ガス分子と酸素ガス分子は二原子分子である必要があり、水蒸気分子は三原子分子である必要があります。
反応中のガスの体積の比率は、これらのガスの反応係数に一致します。 これは、一方のガスの体積がわかっている場合、もう一方のガスの体積は、その反応係数を比較することによって決定できることを意味します。
例：水を形成する反応
相対原子質量と実際の分子量
20世紀初頭に非常に感度の高い装置を発明した化学者は、1つの原子の質量について実験を行いました。 たとえば、測定するために実験が行われました
- 1つのH原子の質量= 1.66 x 10–24 g
- Oの1つの原子の質量= 2.70 x 10–23 g
- 1つのC原子の質量= 1.99 x 10–23 g
上記のデータから、1つの原子の質量が非常に小さいことがわかります。 専門家は、原子質量単位（amu）または 原子質量単位（amu） ダルトンユニットとしても知られています。 原子の構造についても、原子が非常に小さいため、天びんを使って原子を計量することは不可能であることも学びました。
a。 相対原子質量（Ar）
専門家は、炭素同位体C-12を標準として使用します。相対原子質量は12です。 相対原子質量は、C-12の原子質量の1/12に対する元素の1原子の平均質量の比率を表します。 またはそれは書くことができます：
1原子質量単位（amu）= 1/12 1 C–12の質量。
例：酸素の平均原子量は、C-12の原子量の1.33倍です。
次に：Ar O = 1.33x Ar C–12
= 1.33x 12
= 15,96
専門家は、記号「Ar」の相対原子質量スケールを使用して、さまざまな原子質量を比較します。
専門家はC-12または同位体を使用することを決定しました 12Cは、他の原子に比べて不活性な安定した原子核を持っているためです。 C-12原子の同位体は、12amuの原子質量を持っています。 1つの高校は1.6605655x10に相当します–24 g。 同位体12Cを標準として使用することにより、他の元素の原子量を決定することができます。 元素の相対原子質量（Ar）は、C-12の1原子の質量の1/12に対する元素の1原子の質量の比率を表す数値です。
b。 相対分子量（Mr）
分子は、特定の比率のいくつかの要素の組み合わせです。 同様の元素が結合して元素の分子を形成し、異なる元素が化合物の分子を形成します。 元素または化合物の分子量は、その分子量（Mr）で表されます。 相対分子量は、元素の分子量の比率であり、分子を構成する原子のArを合計することで計算できます。
Mr = r構成原子
ほくろとアボガドロ定数の概念
1つの炭素原子（C）を1つの酸素分子（O2）その後、COの1つの分子が形成されます2. しかし、実際に反応しているのは、1つの炭素原子と1つの酸素分子ではなく、多数の炭素原子と多数の酸素分子です。 原子の数や反応する分子の数が多すぎて表現できないため、化学者は「モル」を粒子（分子、原子、イオン）の数の単位として使用します。
1モルは、12,000 gの炭素原子に含まれる原子と同じ数のその物質の粒子を含む物質の量として定義されます–12。したがって、1モルの物質には6.022 x10があります。23 粒子。 値6,022x 1023 モルあたりの粒子数はアボガドロ定数と呼ばれ、記号はLまたはNです。
日常生活では、ほくろは「ダース」に類似している可能性があります。 ダースが12個の数を表す場合、モルは6.022 x10の数を表します23 物質粒子。 NaCl、Hの助詞2O、およびN2 はイオンや分子で表現できますが、Zn、C、Alなどの元素では原子で表現できます。
化合物の化学式は、化合物に存在する原子の数の比率を示しています。
a。 モル質量（Mr）
物質1モルの質量をモル質量（記号Mr）と呼びます。 物質のモル質量の大きさは、グラム/モルで表される物質の相対原子質量または相対分子量です。
物質の質量は、そのモル質量（g / mol）とその物質のモル数（n）の積です。 したがって、物質のモルとその質量の関係は次のように表すことができます。
モル質量=質量：mol
質量=モルxMr / Ar（モル質量）
b。 モル体積（Vm）
気体状態の物質1モルの体積はモル体積と呼ばれ、Vmで表されます。 ガスのモル体積はどれくらいですか？ 特定の温度と圧力で特定の量のガスの体積を計算するにはどうすればよいですか？ Avogadroは、彼の実験で、温度0°C、圧力1atmの酸素ガス1Lの質量は1.4286gであると結論付けました。または、圧力1atmで次のように述べることができます。
1LのガスO2 = mol
1LのガスO2 = mol
1モルのガスO2 =リットル
したがって、アボガドロの法則に基づいて、次のように結論付けることができます。
1モルのガスO2 = 22.4 L
同じ温度と圧力で、同じ体積のガスに同じ数の分子が含まれる、または各ガスのモル数が同じ体積になるというアボガドロの法則に従います。 この法則によれば、標準状態（温度0℃、圧力1気圧）での各ガス1モルの体積は次のようになります。
標準状態でのガスの量= 22.4 L
c。 非標準状態でのガスの量
非標準状態（非STP）でのガスの体積の計算では、次の2つのアプローチを使用します。
理想気体方程式
測定するガスが理想的であると仮定すると、ガスのモル数（n）、圧力、温度、および体積に関連する式は次のようになります。
理想気体の法則：P。 V = n.R. T
P =圧力（気圧の単位、気圧）
V =容量（リットル、L）
n =ガスのモル数（単位モル）
R =ガス定数（0.08205 L atm / mol K）
T =絶対温度（°C + 273.15 K）
P.V = n。 R.T
の場合、n = 1 mol
R = 0.08205 L atm / mol K
P = 1 atm
T = 273 K
V = 22.4 L
d。 モル濃度（M）
溶液に含まれる物質の数は、モル濃度（M）で表される溶液の濃度を使用して知ることができます。モル濃度は、1Lの溶液中の物質のモル数を示します。 数学的に次のように述べられています。
M = x
どこ：
M =モル濃度（M単位）
質量= gの単位
Mr =モル質量（単位g / mol）
V =容量（単位mL）
分子式と化合物中の元素の含有量
化合物の元素の質量と含有量の比率は、その分子式から決定できます。
元素含有量= x 100％
a。 実験式と分子式の決定
化学式は、元素の原子の種類と、物質に存在する各元素の相対量を示します。 物質に含まれる元素の数は、インデックス番号で示されます。
化学式は、実験式と分子式の形をとることができます。「実験式、化合物を構成する元素の原子の最小比率を示す式」。 分子、化合物の1つの分子を構成する元素の原子数を表す式。表のいくつかの化合物の分子式と経験式の例を見てください。 以下。
n =整数
化合物の実験式と分子式の決定は、次の手順で行うことができます。
- 化合物を構成する各元素の質量（パーセンテージ）を見つけ、
- モルに変換し、
- 各元素のモル比は実験式であり、
- 次の方法で分子式を見つけます:(実験式）n = Mr分子式、nは計算できます、
- 計算から得られたnに実験式を掛けます。
b。 水和物（結晶水）の化学式の決定
水和物は、結晶性の水（H2O）を含む固体の結晶性化合物です。 固体結晶性化合物の化学式は知られている。 したがって、基本的に水和物の式の決定は、結晶水分子（H2O）の数またはxの値の決定です。 一般的に、水和物の式は次のように書くことができます。
固体結晶性化合物の化学式：x。 H2O
たとえば、硫酸カルシウム塩の化学式はCaSO4 .2H2Oです。これは、CaSO4の1モルごとに2モルのH2Oがあることを意味します。
c。 化学カウント
反応に関与する反応物および生成物の量の決定は、モルで計算されなければならない。 つまり、既知の単位をモルに変換する必要があります。 この方法をモル近似法と呼びます。 モルアプローチ法の手順は、次のグラフに示されています。
- 問題の質問の反応の方程式を書き、バランスを取ります。
- 各物質のすべての既知の単位をモルに変換します。
- 反応係数を使用して、反応物と生成物のモル数のバランスを取ります。
- 問題の物質のモルを問題の単位（Lまたはgまたは粒子など）に変換します。
d。 限定反応物質
化学反応では、混合される反応物のモル比は、反応係数の比と常に同じであるとは限りません。 これは、最初に反応するために使い果たされる反応物があることを意味します。 このような試薬は 限定反応物質どうすればこれが起こりますか？ 下の写真に気づきました！
X + 2Y XY2
X =物質Xの分子
Y =物質Yの分子
XY =物質XY2の分子
上記の反応は、反応係数によれば、1モルの物質Xが2モルの物質Yを必要とすることを示しています。 上の図は、3分子の物質Xが4分子の物質Yと反応していることを示しています。 反応が起こった後、反応する物質Xの分子の数はたった2分子であり、1分子が残っています。 その間、物質Yの4つの分子が反応しました。 したがって、この物質Yは限定反応物質と呼ばれます。
限定反応物質は使い果たされた反応物であり、反応の終わりに残留物はありません。 化学計算では、制限試薬は、反応物のすべてのモルをそれらの係数で割ることによって決定できます。次に、最小の商を持つ試薬が制限試薬です。
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化学量論の法則。
化学量論は、一定の比較の法則、多重比較の法則、さらには質量保存の法則などの法則に依存しています。
- 質量保存の法則
物理法則を使用することは、質量保存の法則に似ており、反応物の質量は反応物の質量に等しいと主張しています。 製品、化学量論は、反応で使用されるさまざまな元素の量に関する情報を収集するために使用されます 化学、
-
比較の固定法則perbandingan
この法律は、化合物（2（2）以上からなる物質）を規定しています 元素）これは常に同じ割合の元素（1つのタイプの原子を持つ化合物）を含みます 質量。
-
多重比較の法則
この法則は、一定の比率の法則とは別に、化学量論の基本法則の1つです。 ドルトンの法則と呼ばれることもあります。 2つの元素がそれらの間に複数の化合物を形成する場合、元素の質量比は 最初の要素の固定質量と結合する2番目の要素は、両方とも全体に対して少数の比率になります。
化学量論法の説明
上記の法則に基づいて、これらの化学反応は明確な化学比で組み合わせることができます。 各元素の量は、反応全体を通して同じでなければなりません。 バランスの取れた化学反応では、反応物と生成物の量の関係は通常整数比を形成します。 たとえば、アンモニア（NH3）を形成する反応では、正確に1分子の窒素（N2）が3分子の水素（H2）と反応して、2分子のNH3を生成します。 これは次のように説明できます
N2 + 3H2 ——-> 2NH3
したがって、化学量論を使用して量を計算することができます。これは、 与えられた反応物と製品にされた反応物のパーセンテージがあれば生産することができます 知られている。
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化学量論型
反応化学量論
化学量論は、反応化学量論に見られる化学反応式のバランスを取るためによく使用されます。 これは、物質間の量的関係が化学反応への関与によるものであることを示しています。
組成化学量論
この組成の化学量論は、化合物の元素間の定量的（質量）関係を表します。 たとえば、組成物の化学量論は、複雑なアンモニアを形成するために結合する水素と窒素の（質量）を表します。 つまり、2モルのアンモニアごとに1モルの窒素と3モルの水素です。 モルは、化学で使用される物質の量の単位です。
ガス化学量論
化学量論のタイプは、ガスが関与する反応に関係しており、ガスは既知の温度、圧力、および体積にあり、理想気体と見なすこともできます。 気体の場合、理想気体の法則と同じですが、単一反応の質量比です。 反応物と生成物の分子量から計算する必要があります。ここで、分子量は1の質量です。 物質分子。
理想気体は、理想気体の法則に従う相互作用なしにランダムに移動する1セットの粒子からなる理論気体です。 理想気体の法則は、理想気体の状態方程式です。 理想気体の法則の方程式は次のとおりです。
「PV = nRT、ここでPは圧力、Vは体積、Tは絶対温度、nは気体のモル数、Rは普遍的な気体定数です」。
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化学量論比
試薬の化学量論的な数または比率（化学反応を起こすためにシステムに追加される物質） は、反応の生成物が、とりわけ、次のように基底で完了すると仮定した場合の数または比率です。 以下：
- 消費されたすべての試薬
- 試薬不足なし
- 残留物はありません
- 反応は、化学量論比でのみ発生するか、作成されます