Stokiyometri Nasıl Yapılır (Resimlerle)

2024 Yazar: Jason Gerald | [email protected]. Son düzenleme: 2024-01-15 08:25

Bir kimyasal tepkimede madde ne yaratılabilir ne de yok edilemez, bu nedenle bir tepkimenin ürünleri tepkimeye girenlerin sayısına eşit olmalıdır. Stokiyometri, bir reaksiyondaki elementlerin nicel ilişkisinin incelenmesidir; bu, reaktanların ve içindeki ürünlerin kütlesinin hesaplanmasını içerir. Stokiyometri, matematik ve kimyanın bir birleşimidir ve yukarıdaki basit bir ilkeye göre uygulanır, bu madde bir reaksiyonda asla artmaz veya azalmaz. Herhangi bir kimya problemini çözmenin ilk adımı denklemleri dengelemektir.

Adım

Bölüm 1/4: Kimyasal Denklemlerin Dengelenmesi

Adım 1. Denklemin her iki tarafına her bir bileşiği oluşturan atomların sayısını yazın

Kimyasal denklemler, bir reaksiyondaki her elementin atomlarını tanımlamanıza yardımcı olabilir. Bir kimyasal reaksiyonda, madde ne yaratılabilir ne de yok edilebilir, bu nedenle denklemin her iki tarafındaki kurucu atomların sayısı (ve türleri) tam olarak aynı değilse bir denklemin eşit olmadığı söylenir.

Atom sayısını katsayı veya varsa çizginin altındaki sayı ile çarpmayı unutmayın.
örneğin, H₂BU YÜZDEN₄ + Fe - Fe₂(BU YÜZDEN₄)₃ + H₂
Denklemin sol (reaktanlar) tarafında 2 H, 1 S, 4 O ve 1 Fe vardır.
Denklemin sağ (çarpım) tarafında 2 H, 3 S, 12 O ve 2 Fe vardır.

Adım 2. Denklemin her iki tarafını da dengelemek için oksijen ve hidrojen dışındaki elementlerin önüne katsayılar ekleyin

Denklemin her iki tarafındaki atom sayısını eşitlemek için oksijen ve hidrojen dışındaki elementlerin en küçük ortak katını bulun.

Örneğin, 2 ile 1 arasındaki en küçük ortak kat (LCM), Fe için 2'dir. Bu nedenle, dengelemek için sol taraftaki Fe öğesinin önüne 2 sayısını ekleyin.
3 ile 1 arasındaki LCM, S elementi için 3'tür. Öyleyse, H bileşiğinin önüne 3 sayısını ekleyin.₂BU YÜZDEN₄ denklemin sağ ve sol taraflarını dengelemek için.
Bu aşamada yukarıdaki örneğin denklemi şöyle olacaktır: 3 H₂BU YÜZDEN₄ + 2 Fe - Fe₂(BU YÜZDEN₄)₃ + H₂

Adım 3. Hidrojen ve oksijen atomlarını dengeleyin

Hidrojen ve oksijen atomlarının sayısı son olarak dengelenir çünkü genellikle denklemin her iki tarafında birkaç molekülde bulunurlar. Bu denklemin dengeleme adımında, moleküllerin önüne katsayıları ekledikten sonra atomları yeniden hesaplamayı unutmayın.

Buradaki örnekte, H bileşiğinin önüne 3 sayısını ekliyoruz.₂BU YÜZDEN₄, yani şimdi sol tarafta 6 hidrojen atomu var, ancak denklemin sağ tarafında sadece 2 hidrojen atomu var. Şu anda sol tarafta 12 oksijen atomumuz ve sağ tarafta 12 oksijen atomumuz var, bu nedenle oksijen atomları eşdeğerdir.
H'nin önüne 3 sayısını ekleyerek hidrojen atomlarını dengeleyebiliriz.₂.
Dengelemeden sonraki son denklem 3 H'dir.₂BU YÜZDEN₄ + 2 Fe - Fe₂(BU YÜZDEN₄)₃ + 3 Saat₂.

Adım 4. Aynı sayıda olduklarından emin olmak için denklemin her iki tarafındaki atomları tekrar sayın

Tamamlandığında, yeniden hesaplayın ve eşitliğin doğru adım olduğunu iki kez kontrol edin. Bunu, denklemin her iki tarafındaki tüm atomları toplayarak ve aynı olduklarından emin olarak yapabilirsiniz.

Denklemimizin eşitliğini tekrar kontrol edin, 3 H₂BU YÜZDEN₄ + 2 Fe - Fe₂(BU YÜZDEN₄)₃ + 3 Saat₂.
Okun sol tarafında 6 H, 3 S, 12 O ve 2 Fe bulunur.
Okun sağ tarafında 2 Fe, 3 S, 12 O ve 6 H bulunur.
Sağ ve sol taraftaki atom sayısı tamamen aynıdır, yani bu denklem zaten eşdeğerdir.

Bölüm 2/4: Gram ve Mol'u Dönüştürme

Adım 1. Verilen bileşiğin kütlesinin molar kütlesini gram olarak hesaplayın

Molar kütle, bir bileşiğin bir molündeki gram (g) sayısıdır. Bu birim, bir bileşiğin gramını ve molünü kolayca dönüştürmenize olanak tanır. Molar kütleyi hesaplamak için, bileşikte elementin kaç molekülünün olduğunu ve bileşikteki her bir elementin atom kütlesini bilmeniz gerekir.

Bir bileşikteki her bir elementin atom sayısını bulun. Örneğin, glikoz C'dir.₆H₁₂Ö₆6 karbon atomu, 12 hidrojen atomu ve 6 oksijen atomundan oluşur.
Her bir atomun molü başına (g/mol) gram cinsinden atom kütlesini bulun. Glikozu oluşturan elementlerin atom kütleleri şöyledir: karbon, 12.0107 g/mol; hidrojen, 1.007 g/mol; ve oksijen, 15,9994 g/mol.
Her atomun kütlesini bileşikte bulunan atom sayısı ile çarpın. Karbon: 12.0107 x 6 = 72.0642 g/mol; hidrojen: 1.007 x 12 = 12,084 g/mol; oksijen: 15.9994 x 6 = 95.9964 g/mol.
Yukarıdaki tüm ürünlerin toplamı, bileşiğin molar kütlesidir. 72, 0642 + 12, 084 + 95, 9964 = 180, 1446 g/mol. Veya başka bir deyişle, bir glikoz molekülünün kütlesi 180.14 gramdır.

Adım 2. Molar kütleyi kullanarak bir bileşiğin kütlesini mollere dönüştürün

Molar kütle bir dönüştürme faktörü olarak kullanılabilir, böylece belirli bir gram numunedeki mol sayısını hesaplayabilirsiniz. Bilinen kütleyi (g) molar kütleye (g/mol) bölün. Hesaplarınızı kontrol etmenin kolay bir yolu, birimlerin birbirini iptal etmesini ve sadece mol bırakmasını sağlamaktır.

Örneğin: 8.2 gram hidrojen klorürde (HCl) kaç mol vardır?
H'nin atom kütlesi 1.0007'dir ve Cl 35.453'tür, dolayısıyla yukarıdaki bileşiğin molar kütlesi 1.007 + 35.453 = 36.46 g/mol'dür.
Bileşiğin gram sayısının molar kütlesine bölünmesi: 8.2 g / (36.46 g/mol) = 0.225 mol HCl verir.

Adım 3. Reaktanlar arasındaki molar oranı belirleyin

Bir reaksiyonda üretilen ürün miktarını belirlemek için molar oranı belirlemelisiniz. Molar oran, birbirleriyle reaksiyona giren bileşiklerin oranıdır ve reaksiyondaki bileşiklerin eşdeğer olan katsayıları ile gösterilir.

Örneğin, KClO'nun molar oranı nedir?₃ O ile₂ 2 KClO'nun reaksiyonunda₃ - 2 KCl + 3 O₂.
Her şeyden önce, yukarıdaki denklemlerin eşdeğer olduğundan emin olun. Bu adımı asla unutmayın yoksa elde edilen molar oran yanlış olacaktır. Bu örnekte, denklemin her iki tarafındaki her bir elementin miktarları eşittir, dolayısıyla reaksiyon dengelenmiştir.
KClO arasındaki oran₃ O ile₂ 2/3'tür. Problem boyunca uygun bileşiği temsil ettiği sürece, herhangi bir sayıyı yukarı ve aşağı koyabilirsiniz.

Adım 4. Diğer reaktantın mol sayısını bulmak için çaprazı molar oran ile çarpın

Bir reaksiyonda üretilen veya gerekli olan bir bileşiğin mol sayısını hesaplamak için molar oranı kullanabilirsiniz. Kimya problemleri genellikle sizden belirli bir reaktantın kütlesinden (gram) bir reaksiyonda ihtiyaç duyulan veya üretilen mol sayısını belirlemenizi ister.

Örneğin, reaksiyon denkleminde N₂ + 3 Saat₂ - 2 NH₃ kaç mol NH₃ bu da 3.00 gram N'den kaynaklanacak₂ H ile reaksiyona giren₂ yeterli miktarda?
Bu örnekte, H₂ yeterli miktarda mevcuttur ve sorunu çözmek için bunları saymanıza gerek yoktur.
İlk olarak, gram N birimlerini değiştirin₂ ben olmak. Azotun atom kütlesi 14.0067 g/mol olduğundan molar kütle N'dir.₂ 28.0134 g/mol'dür. Kütle ve molar kütle arasındaki bölme 3.00 g/28.0134 g/mol = 0.107 mol verecektir.
Problemdeki oranı hesaplayın: NH₃: N₂ = x/0, 107 mol.
Bu oranı NH'nin molar oranıyla çarpın₃ N ile₂: 2:1 x/0, 107 mol = 2/1 = (2 x 0, 107) = 1x = 0.214 mol.

Adım 5. Bileşiğin molar kütlesini kullanarak bu mol sayısını tekrar kütleye çevirin

Molar kütleyi tekrar kullanacaksınız, ancak şimdi mol sayısını grama döndürmek için bir çarpan olarak molar kütleye ihtiyaç var. Bileşiğin doğru molar kütlesini kullandığınızdan emin olun.

Molar kütle NH₃ 17.028 g/mol'dür. Yani 0.214 mol x (17.028 gram/mol) = 3.647 gram NH₃.

Bölüm 3/4: Litre Gaz ve Mol'u Dönüştürme

Adım 1. Reaksiyonun standart basınç ve sıcaklıkta (STP) gerçekleşip gerçekleşmediğini öğrenin

STP, 1 mol ideal gazın 22.414 litre (l) hacmi doldurmasına izin veren koşullar kümesidir. Standart sıcaklık 273, 15 Kelvin (K) ve standart basınç 1 atmosferdir (atm).

Genel olarak problemlerde reaksiyonun 1 atm ve 273 K'da veya STP'de gerçekleştiği belirtilecektir

Adım 2. Litre gaz sayısını gaz molüne dönüştürmek için 22,414 l/mol dönüştürme faktörünü kullanın

Reaksiyon STP koşulları altında gerçekleşirse, bilinen bir gaz hacmindeki mol sayısını hesaplamak için 22.414 l/mol kullanabilirsiniz. Mol sayısını bulmak için gazın hacmini (l) bu dönüştürme faktörüne bölün.

Örneğin, 3,2 litre N'yi dönüştürmek için₂ gaza mol: 3.2 l/22, 414 l/mol = 0.143 mol.

Adım 3. STP koşulları altında değilse, litre gazı dönüştürmek için ideal gaz yasasını kullanın

Eğer problemdeki reaksiyon STP koşullarında gerçekleşmiyorsa, bir reaksiyondaki mol sayısını hesaplamak için ideal gaz kanunu PV = nRT kullanmalısınız. P atmosferik birim cinsinden basınç, V litre cinsinden hacim, n mol sayısı, R gaz yasası sabiti, 0,0821 l-atm/mol-derece ve T Kelvin derece cinsinden sıcaklıktır.

Bu denklem, mol hesaplamak için yeniden düzenlenebilir ve şu şekilde olabilir: n = RT/PV.
Gaz sabitinin birimleri, diğer tüm birim değişkenlerini ortadan kaldırmak için tasarlanmıştır.
Örneğin, 2,4 litre O'daki mol sayısını belirleyin.₂ 300 K ve 1.5 atm'de. Değişkenleri denkleme dahil ederek şunu elde ederiz: n = (0,0821 x 300)/(1, 5 x 2) = 24, 63/3, 6 = 6, 842 mol O₂.

Bölüm 4/4: Litre Sıvıları ve Mol'u Dönüştürme

Adım 1. Sıvının yoğunluğunu hesaplayın

Bazen kimyasal denklemler size sıvı reaktan hacmini verir ve reaksiyon için gereken gram veya mol sayısını hesaplamanızı ister. Bir sıvının hacmini grama çevirmek için sıvının yoğunluğuna ihtiyacınız vardır. Yoğunluk, kütle/hacim birimleriyle ifade edilir.

Problemdeki yoğunluk bilinmiyorsa, bunu bir ders kitabından veya internetten araştırmanız gerekebilir

Adım 2. Hacmi mililitreye (ml) dönüştürün

Bir sıvının hacmini kütleye (g) dönüştürmek için yoğunluğunu kullanmanız gerekir. Yoğunluk gram/mililitre (g/ml) olarak ifade edilir, bu nedenle sıvının hacminin de hesaplanması için mililitre olarak ifade edilmesi gerekir.

Bilinen hacmi bulun. Örneğin, problemde H.'nin hacminin bilindiğini söyleyelim.₂O 1 litredir. Bunu ml'ye çevirmek için 1000 ile çarpmanız yeterlidir çünkü 1 litre suda 1000 ml vardır.

Adım 3. Hacmi yoğunlukla çarpın

Hacmi (ml) yoğunluğu (g/ml) ile çarparken, ml birimleri kaybolur ve geriye kalan, bileşiğin gram sayısıdır.

Örneğin, yoğunluk H₂O, 18.0134 g/ml'dir. Kimyasal denklem 500 ml H olduğunu söylüyorsa₂O, bileşikteki gram sayısı 500 ml x 18.0134 g/ml veya 9006,7 g'dır.

Adım 4. Reaktanların molar kütlesini hesaplayın

Molar kütle, bir bileşiğin bir molündeki gram (g) sayısıdır. Bu birim, bir bileşikteki gram ve mol birimlerini değiştirmenizi sağlar. Molar kütleyi hesaplamak için, bir bileşikte elementin kaç molekülünün olduğunu ve bileşikteki her bir elementin atom kütlesini belirlemelisiniz.

Bir bileşikteki her bir elementin atom sayısını belirleyin. Örneğin, glikoz C'dir.₆H₁₂Ö₆6 karbon atomu, 12 hidrojen atomu ve 6 oksijen atomundan oluşur.
Her bir atomun molü başına (g/mol) gram cinsinden atom kütlesini bulun. Glikozdaki elementlerin atomik kütleleri şöyledir: karbon, 12.0107 g/mol; hidrojen, 1.007 g/mol; ve oksijen, 15,9994 g/mol.
Her bir elementin atom kütlesini, bileşikte bulunan atom sayısı ile çarpın. Karbon: 12.0107 x 6 = 72.0642 g/mol; hidrojen: 1.007 x 12 = 12,084 g/mol; oksijen: 15.9994 x 6 = 95.9964 g/mol.
72, 0642 + 12, 084 + 95, 9964 = 180, 1446 g/mol olan bileşiğin molar kütlesini elde etmek için yukarıdaki çarpma sonuçlarını ekleyin. Yani, bir mol glikozun kütlesi 180.14 gramdır.

Adım 5. Molar kütleyi kullanarak bir bileşiğin gram sayısını mollere dönüştürün

Molar kütleyi bir dönüştürme faktörü olarak kullanarak, belirli sayıda gram numunede bulunan mol sayısını hesaplayabilirsiniz. Bilinen bileşiğin gram (g) sayısını molar kütleye (g/mol) bölün. Hesaplarınızı kontrol etmenin kolay bir yolu, birimlerin birbirini iptal etmesini ve sadece mol bırakmasını sağlamaktır.

Örneğin: 8.2 gram hidrojen klorürde (HCl) kaç mol vardır?
H'nin atom kütlesi 1.0007'dir ve Cl 35.453'tür, dolayısıyla bileşiğin molar kütlesi 1.007 + 35.453 = 36.46 g/mol'dür.
Bileşiğin gram sayısının molar kütleye bölünmesi: 8.2 g/(36.46 g/mol) = 0.225 mol HCI verir.

İçindekiler:

Video: Stokiyometri Nasıl Yapılır (Resimlerle)