Определение стехиометрии, видов, законов и расчетов
Определение стехиометрии
Стехиометрия происходит от греческого слова Stoiceon (элемент) и метр (мера). Стехиометрия означает измерение элементов, в данном случае это атомы, ионы, молекулы, содержащиеся в элементах или соединениях, участвующих в химических реакциях. Стехиометрия - это наука, которая изучает и рассчитывает количественные отношения реагентов и продуктов в химических реакциях (химические уравнения) на основе основных законов и уравнений реакций.
Стехиометрию нескольких реакций можно легко изучить, одна из которых - метод JOB или метод непрерывных вариаций, который Механизм основан на наблюдении за молярным количеством реагентов, которое меняется, но общая молярность остается неизменной. Его конкретные физические свойства (масса, объем, температура, абсорбция) исследуются, и их изменения используются для прогнозирования стехиометрии системы. Из графика зависимости физических свойств от количества реагентов будет получена максимальная точка или минимум, соответствующий стехиометрической точке системы, которая выражает соотношение реагентов в сложный.
Стехиометрия реакции - это определение массового отношения элементов в соединении при образовании соединения. В стехиометрических химических расчетах обычно необходимо использовать основные законы химии. Химические законы - это законы природы, относящиеся к области химии. Самым фундаментальным понятием в химии является закон сохранения массы, который гласит, что во время обычной химической реакции количество вещества не изменяется.
Стехиометрия - это раздел химии, который занимается количественной зависимостью, существующей между реагентами и продуктами в химических реакциях. Реагент - это вещество, которое участвует в химической реакции, а продукт - это вещество, полученное в результате химической реакции.
Стехиометрия основана на том факте, что элементы ведут себя предсказуемым или предсказуемым образом, и поэтому материю нельзя ни создать, ни разрушить. Следовательно, когда элементы объединяются, они вызывают химическую реакцию, известную и специфическую. Что произойдет, и результаты реакции можно предсказать на основе элементов, а также необходимого количества. вовлеченный. Стехиометрия - это математика, лежащая в основе химии.
Такие стехиометрические расчеты позволяют выяснить, как элементы и компоненты, разбавленные в растворе известной концентрации, реагируют в экспериментальных условиях. Слово «стехиометрия» происходит от греческих слов «stoicheion», что означает «элемент», а также «метрон», что означает «измерение».
Также читайте статьи, которые могут быть связаны: Определение химической реакции
Стехиометрический расчет
В начале 19 века было проведено много исследований свойств газов. Одним из исследователей природы газов был французский химик Жозеф Луи Гей Люссак (1778 - 1850). В 1808 году он провел серию экспериментов по измерению объема реагирующих газов. Он пришел к выводу, что при одинаковых температуре и давлении отношение объема газов, которые вступили в реакцию, и объема газа, полученного в результате реакции, было простым целочисленным отношением. Открытия Гей Люссака известны как закон соотношения объемов.
Определение объема газа-реагента и продуктов реакции
Вопрос, возникший после того, как Гей Люссак выдвинул закон отношения объемов, мог быть решен итальянским физиком по имени Амадео Авогадро в 1811 году.
По словам Авогадро: «Одинаковые объемы газов, если их измерять при одинаковой температуре и давлении, будут иметь одинаковое количество молекул.”.
Поскольку соотношение объемов газообразного водорода, газообразного кислорода и водяного пара в реакции с образованием водяного пара = 2: 1: 2, соотношение количества молекул водорода, кислорода и водяного пара также составляет 2: 1: 2. Число атомов каждого элемента не уменьшается и не увеличивается в результате химической реакции. Следовательно, молекулы газообразного водорода и молекулы газообразного кислорода должны быть двухатомными молекулами, а молекулы водяного пара должны быть трехатомными молекулами.
Соотношение объемов газов в реакции находится в соответствии с коэффициентами реакции этих газов. Это означает, что, если объем одного газа известен, объем другого газа может быть определен путем сравнения его коэффициентов реакции.
Пример: В реакции с образованием воды
Относительная атомная масса и реальная молекулярная масса
Изобретя в начале двадцатого века очень чувствительный прибор, химики провели эксперименты с массой одного атома. Например, был проведен эксперимент по измерению
- масса одного атома H = 1,66 x 10–24 грамм
- масса одного атома O = 2,70 x 10–23 грамм
- масса одного атома углерода = 1,99 x 10–23 грамм
Из приведенных выше данных видно, что масса одного атома очень мала. Эксперты соглашаются использовать атомную единицу массы (а.е.м.) или Атомная единица массы (а.е.м.) также известный как блок Далтона. Что касается атомной структуры, вы также узнали, что атомы очень маленькие, поэтому их невозможно взвесить на весах.
а. Относительная атомная масса (Ar)
Эксперты используют изотоп углерода С-12 в качестве стандарта с относительной атомной массой 12. Относительная атомная масса выражает отношение средней массы одного атома элемента к 1/12 атомной массы C-12. Или можно написать:
1 атомная единица массы (а.е.м.) = 1/12 массы 1 C – 12. Атом
Пример: средняя атомная масса кислорода в 1,33 раза больше атомной массы C-12.
Тогда: Ar O = 1,33x Ar C – 12.
= 1,33 х 12
= 15,96
Эксперты сравнивают различные атомные массы, используя относительную шкалу атомных масс с символом «Ar».
Специалисты решили использовать С-12 или изотоп. 12C, потому что у него стабильное ядро, инертное по сравнению с другими атомами. Изотоп атома C-12 имеет атомную массу 12 а.е.м. Одна средняя школа равна 1,6605655x 10–24 грамм. Используя изотоп 12C в качестве стандарта, можно определить атомную массу других элементов. Относительная атомная масса элемента (Ar) - это число, которое выражает отношение массы одного атома элемента к 1/12 массы одного атома C-12.
б. Относительная молекулярная масса (г)
Молекула - это сочетание нескольких элементов в определенном соотношении. Подобные элементы объединяются, чтобы сформировать молекулы элементов, в то время как разные элементы образуют молекулы соединений. Молекулярная масса элемента или соединения выражается его молекулярной массой (Mr). Относительная молекулярная масса - это отношение молекулярных масс элементов. Молекулярная масса может быть рассчитана путем сложения Ar атомов, составляющих молекулу.
Mr = r составляющих атомов
Понятие родинки и постоянной Авогадро
Если вы прореагируете один атом углерода (C) с одной молекулой кислорода (O2), то образуется одна молекула CO.2. Но на самом деле вы реагируете не на один атом углерода с одной молекулой кислорода, а на большое количество атомов углерода и большое количество молекул кислорода. Поскольку количество атомов или количество молекул, которые вступают в реакцию, настолько велико, что, чтобы выразить это, химики используют «моль» как единицу для количества частиц (молекул, атомов или ионов).
Один моль определяется как количество вещества, которое содержит столько частиц этого вещества, сколько атомов в 12 000 г атомов углерода –12. Таким образом, в одном моль вещества 6,022 x 1023 частица. Значение 6,022 x 1023 частиц на моль называется постоянной Авогадро с символом L или N.
В быту родинки могут быть аналогом «десятки». Если дюжина представляет собой число 12 штук, родинка представляет собой число 6,022 x 10.23 частицы вещества. Слово частицы в NaCl, H2O и N2 могут быть выражены ионами и молекулами, в то время как в таких элементах, как Zn, C и Al могут быть выражены атомами.
Химическая формула соединения показывает соотношение количества атомов, присутствующих в соединении.
а. Молярная масса (г)
Масса одного моля вещества называется молярной массой (обозначение Mr). Величина молярной массы вещества - это относительная атомная масса или относительная молекулярная масса вещества, выраженная в граммах на моль.
Масса вещества - это произведение его молярной массы (г / моль) на количество молей этого вещества (n). Итак, связь между молями вещества и его массой можно выразить следующим образом.
Молярная масса = масса: моль
Масса = моль x Mr / Ar (молярная масса)
б. Молярный объем (Vm)
Объем одного моля вещества в газообразном состоянии называется молярным объемом, который обозначается Vm. Какой молярный объем газа? Как рассчитать объем определенного количества газа при определенной температуре и давлении? Авогадро в своих экспериментах пришел к выводу, что 1 л газообразного кислорода при температуре 0 ° C и давлении 1 атм имеет массу 1,4286 г, или можно сказать, что при давлении 1 атм:
1 л газа O2 = моль
1 л газа O2 = моль
1 моль газа O2 = литр
Итак, исходя из закона Авогадро, можно сделать вывод:
1 моль газа O2 = 22,4 л
В соответствии с законом Авогадро, который гласит, что при одинаковых температуре и давлении один и тот же объем газа содержит одинаковое количество молекул или количество молей каждого газа имеет одинаковый объем. Исходя из этого закона, объем 1 моля каждого газа при стандартных условиях (температура 0 ° C и давление 1 атм) выглядит следующим образом.
Объем газа при стандартных условиях = 22,4 л.
c. Объем газа в нестандартном состоянии
Для расчета объема газа в нестандартных условиях (non-STP) используются следующие два подхода.
Уравнение идеального газа
Предполагая, что измеряемый газ идеален, уравнение, которое связывает количество молей (n) газа, давление, температуру и объем, выглядит следующим образом:
Закон идеального газа: П. V = n.R. Т
P = давление (единица атмосферы, атм)
V = объем (литры, л)
n = количество молей газа (моль)
R = газовая постоянная (0,08205 л атм / моль K)
T = абсолютная температура (° C + 273,15 K)
P.V = n. R.T
Если, n = 1 моль
R = 0,08205 л атм / моль К
P = 1 атм
Т = 273 К
V = 22,4 л
d. Молярность (M)
Количество веществ, содержащихся в растворе, можно узнать, используя концентрацию раствора, выраженную в молярности (М.). Молярность указывает количество молей вещества в 1 л раствора. Математически формулируется следующим образом.
М = х
Где:
M = молярность (M единиц)
масса = в граммах
Mr = молярная масса (единица г / моль)
V = объем (единица мл)
Молекулярные формулы и содержание элементов в соединениях
Соотношение массы и содержания элементов в соединении можно определить по его молекулярной формуле.
Элементное содержание = x 100%
а. Определение эмпирических формул и молекулярных формул
Химические формулы указывают тип атомов элемента и относительные количества каждого элемента, присутствующего в веществе. Количество элементов, присутствующих в веществе, указывается порядковым номером.
Химические формулы могут быть в форме эмпирических формул и молекулярных формул. «Эмпирические формулы, формулы, которые устанавливают наименьшее соотношение атомов элементов, составляющих соединение». Молекула - формула, определяющая количество атомов элементов, составляющих одну молекулу соединения. Взгляните на примеры молекулярных формул и эмпирических формул для некоторых соединений в таблице. следующий.
n = целое число
Определение эмпирической формулы и молекулярной формулы соединения может быть выполнено с помощью следующих этапов.
- Найдите массу (процент) каждого элемента, составляющего соединение,
- Преобразовать в родинки,
- Мольное соотношение каждого элемента представляет собой эмпирическую формулу,
- Найдите молекулярную формулу по: (г-н эмпирическая формула)п = Mr молекулярная формула, n можно вычислить,
- Умножьте n, полученное в результате расчета, на эмпирическую формулу.
б. Определение химической формулы гидрата (кристаллическая вода)
Гидраты представляют собой твердые кристаллические соединения, содержащие кристаллическую воду (H2O). Известны химические формулы твердых кристаллических соединений. Таким образом, в основном определение формулы гидрата - это определение количества молекул кристаллической воды (H2O) или значения x. В целом формулу гидрата можно записать следующим образом.
Химическая формула твердого кристаллического соединения: x. H2O
Например, соль сульфата кальция имеет химическую формулу CaSO4 · 2H2O, что означает, что на каждый моль CaSO4 приходится 2 моля H2O.
c. Подсчет химии
Количество реагентов и продуктов, участвующих в реакции, следует рассчитывать в молях. То есть известные единицы должны быть переведены в моль. Этот метод называется методом мольного приближения. Шаги по методу подхода крота можно увидеть на следующей диаграмме.
- Напишите уравнение реакции на рассматриваемый вопрос и сбалансируйте его.
- Преобразуйте все известные единицы каждого вещества в моль.
- Используйте коэффициенты реакции, чтобы сбалансировать количество молей реагентов и продуктов.
- Преобразуйте моли рассматриваемого вещества в рассматриваемые единицы (л или г или частицы и т. Д.).
d. Ограничивающий реагент
В химической реакции соотношение молей смешанных реагентов не всегда совпадает с соотношением коэффициентов реакции. Это означает, что в первую очередь будет использован реагент. Такой реагент называется ограничивающий реагент.Как это может случиться? Вы заметили картинку ниже!
X + 2Y XY2
X = молекула вещества X
Y = молекула вещества Y
XY = молекула вещества XY2
Вышеупомянутая реакция показывает, что согласно коэффициенту реакции на один моль вещества X требуется два моля вещества Y. На рисунке выше показано, что три молекулы вещества X вступают в реакцию с четырьмя молекулами вещества Y. После того, как реакция состоится, количество вступающих в реакцию молекул вещества X составляет всего две молекулы, и остается одна молекула. Между тем четыре молекулы вещества Y прореагировали. Итак, это вещество Y называется лимитирующим реагентом.
Ограничивающий реагент - это реагент, который израсходован и в конце реакции не остается остатка. В химических расчетах ограничивающий реагент может быть определен путем деления всех молей реагентов на их коэффициенты, тогда реагент с наименьшим частным является ограничивающим реагентом.
Также читайте статьи, которые могут быть связаны: Понимание химических элементов, их свойств и функций
Закон стехиометрии.
Стехиометрия основывается на таких законах, как закон постоянного сравнения, закон множественных сравнений, а также закон сохранения массы.
- Закон сохранения массы
Использование законов физики похоже на закон сохранения массы, который утверждает, что масса реагентов равна массе реагентов. продукта, стехиометрия используется для сбора информации о количестве различных элементов, используемых в реакции химия
-
Закон постоянного сравнения
Этот закон гласит, что химическое соединение (вещество, состоящее из 2 (двух) или более элемент), который всегда содержит одинаковую пропорцию элемента (соединение с одним типом атома) с масса.
-
Закон множественных сравнений
Этот закон является одним из основных законов стехиометрии, помимо закона постоянных пропорций. Его также иногда называют законом Дальтона. Говорят, что если 2 (два) элемента образуют между собой более одного соединения, то массовое отношение элемента Второй элемент, который сочетается с фиксированной массой первого элемента, будет иметь отношение небольшого числа к целому.
Объяснение стехиометрического закона
Исходя из вышеуказанных законов, эти химические реакции могут сочетаться в определенных химических соотношениях. Количество каждого элемента должно быть одинаковым на протяжении всей реакции. В сбалансированной химической реакции соотношение между количествами реагентов и продуктов обычно образует целочисленное соотношение. Например, в реакции с образованием аммиака (NH3) ровно 1 (одна) молекула азота (N2) реагирует с 3 (тремя) молекулами водорода (H2) с образованием 2 молекул NH3. Это можно описать следующим образом.
N2 + 3H2 ——-> 2NH3
Таким образом, стехиометрия может использоваться для расчета количества, которое похоже на количество продуктов, которые может быть произведено, если заданы реагенты, а также процент реагентов, превращенных в продукт известен.
Также читайте статьи, которые могут быть связаны: Скорость реакции: определение, формулы, примеры задач и влияющие факторы
Стехиометрический тип
Стехиометрия реакции
Тохиометрия часто используется для уравновешивания химических уравнений, которые можно найти в стехиометрии реакции. Это показывает, что количественное соотношение между веществами обусловлено их участием в химических реакциях.
Состав Стехиометрия
Стехиометрия этого состава описывает количественное (массовое) соотношение между элементами в соединении. Например, стехиометрия композиции описывает (массу) азота с водородом, соединяющегося с образованием сложного аммиака. то есть 1 моль азота, а также 3 моля водорода на каждые 2 моля аммиака. Моль - это единица измерения количества вещества, используемая в химии.
Газовая стехиометрия
Тип стехиометрии касается реакции с участием газа, в которой газ имеет известные температура, давление и объем и также может считаться идеальным газом. Для газов идеальное соотношение объемов такое же, как и закон идеального газа, но массовое соотношение одной реакции должен быть рассчитан на основе молекулярной массы реагентов, а также продуктов, где молекулярная масса равна массе 1 (единицы) молекулы вещества.
Идеальный газ - это теоретический газ, состоящий из 1 (одной) группы частиц, которые движутся беспорядочно, не взаимодействуя друг с другом, что подчиняется закону идеального газа. Закон идеального газа - это уравнение состояния идеального газа. Уравнение закона идеального газа выглядит следующим образом:
«PV = nRT, где P - давление, V - объем и T - абсолютная температура, n - моль газа, а R - универсальная газовая постоянная».
Также читайте статьи, которые могут быть связаны: Бумага для химического склеивания: определение, типы и полные изображения
Стехиометрическое соотношение
Стехиометрическое число или соотношение реагентов (веществ, добавляемых в систему, чтобы вызвать химическую реакцию). является числом или соотношением, которое при условии, что продукт реакции завершен на основе, выглядит следующим образом: следующий:
- Все реагенты израсходованы
- Нет дефицита реагента
- Никаких остатков не осталось
- Реакции будут происходить или возникают только в стехиометрических соотношениях.