Η «στοιχειομετρία» αναφέρεται στις αναλογίες μεταξύ αντιδρώντων και προϊόντων σε χημικές αντιδράσεις. Για μια τυπική χημική αντίδραση στην οποία τα γενικά αντιδραστήρια Α και Β συνδυάζονται για να κάνουν τα προϊόντα C και D - δηλ. A + B> C + D - οι στοιχειομετρικοί υπολογισμοί επιτρέπουν χημικός για να προσδιορίσει τον αριθμό γραμμαρίων Α που πρέπει να προσθέσει στο μείγμα αντίδρασης για να αντιδράσει με την ένωση Β, καθώς και να προβλέψει τον αριθμό γραμμαρίων προϊόντων Γ και ΡΕ. Οι μαθητές, ωστόσο, συχνά βρίσκουν δύσκολα τα προβλήματα στοιχειομετρίας, διότι συνεπάγονται υπολογισμούς του αριθμού των γραμμομορίων ουσιών. Το κλειδί για τη διευκόλυνση των προβλημάτων στοιχειομετρίας είναι η υιοθέτηση και η πρακτική μεθοδικής προσέγγισης των προβλημάτων.
Ισορροπήστε την εξίσωση χημικής αντίδρασης. Μια ισορροπημένη εξίσωση αντίδρασης περιέχει τον ίδιο αριθμό κάθε τύπου ατόμου και στις δύο πλευρές του βέλους αντίδρασης. Η αντίδραση μεταξύ υδρογόνου, Η2 και οξυγόνου, Ο2, για την παραγωγή νερού, Η2Ο, για παράδειγμα, ισορροπεί σε 2 Η2 + Ο2> 2 Η2Ο. Αυτό σημαίνει ότι δύο μόρια υδρογόνου αντιδρούν με ένα μόριο οξυγόνου για να φτιάξουν 2 μόρια νερού.
Μετατρέψτε τη μάζα οποιουδήποτε αντιδραστηρίου ή προϊόντος σε γραμμομόρια διαιρώντας τα γραμμάρια υλικού με το μοριακό βάρος του. Οι τυφλοπόντικες αντιπροσωπεύουν απλά μια άλλη μέθοδο έκφρασης της ποσότητας της ουσίας. Σημειώστε ότι η πραγματοποίηση ενός στοιχειομετρικού υπολογισμού απαιτεί μόνο τη γνώση της μάζας ενός μεμονωμένου συστατικού αντίδρασης. Στη συνέχεια, μπορείτε να υπολογίσετε τις μάζες όλων των άλλων στοιχείων. Στο παράδειγμα από το βήμα 1, ας υποθέσουμε ότι 1,0 γραμμάρια υδρογόνου θα αντιδράσουν. Το μοριακό βάρος του υδρογόνου - προσδιοριζόμενο με την προσθήκη των ατομικών βαρών όλων των ατόμων στον μοριακό τύπο - είναι 2,02 γραμμάρια ανά γραμμομόριο. Αυτό σημαίνει ότι η αντίδραση περιλαμβάνει (1,0 γραμμάρια) / (2,02 γραμμάρια / γραμμομόριο) = 0,50 γραμμομόρια υδρογόνου.
Πολλαπλασιάστε τα γραμμομόρια υδρογόνου με την κατάλληλη στοιχειομετρική αναλογία για να προσδιορίσετε τον αριθμό γραμμομορίων κάθε άλλης ουσίας που εμπλέκεται στην αντίδραση. Η στοιχειομετρική αναλογία αντιπροσωπεύει απλώς την αναλογία των συντελεστών από τη χημική εξίσωση ισορροπίας. Πάντα τοποθετείτε τον συντελεστή της ένωσης της οποίας η μάζα σκοπεύετε να υπολογίσετε στην κορυφή και τον συντελεστή της ένωσης της οποίας η μάζα ξεκινήσατε από κάτω. Στο παράδειγμα από το βήμα 1, θα μπορούσαμε να υπολογίσουμε τα γραμμομόρια οξυγόνου που απαιτείται για να αντιδράσει με υδρογόνο πολλαπλασιάζοντας το 1/2, ή θα μπορούσαμε να υπολογίσουμε τα γραμμομόρια του νερού που παράγονται πολλαπλασιάζοντας το 2/2. Έτσι, 0,50 γραμμομόρια Η2 θα απαιτούσαν 0,25 γραμμομόρια οξυγόνου και θα παράγουν 0,50 γραμμομόρια νερού.
Ολοκληρώστε το πρόβλημα μετατρέποντας τα γραμμομόρια της ουσίας σε γραμμάρια. Απαιτείται μετατροπή σε γραμμομόρια διαιρούμενο με το μοριακό βάρος της ένωσης. Η μετατροπή σε γραμμάρια συνεπώς απαιτεί πολλαπλασιασμό γραμμομορίων κατά μοριακό βάρος. Στην περίπτωση του υδρογόνου, αυτό είναι περιττό γιατί ήδη γνωρίζουμε ότι η αντίδραση περιλαμβάνει 1,0 γραμμάρια Η2. Στην περίπτωση οξυγόνου, Ο2, το μοριακό βάρος είναι 32,00 γραμμάρια / γραμμομόριο και 0,25 γραμμομόρια * 32,00 γραμμάρια / γραμμομόριο = 8,0 γραμμάρια Ο2. Στην περίπτωση νερού, το μοριακό βάρος είναι 18,02 γραμμάρια / γραμμομόριο και 0,50 γραμμομόρια * 18,02 γραμμάρια / γραμμομόριο = 9,0 γραμμάρια Η2Ο.
Ελέγξτε ξανά το αποτέλεσμά σας σημειώνοντας ότι τα συνολικά γραμμάρια αντιδραστηρίων πρέπει να ισούνται με τα συνολικά γραμμάρια προϊόντων. Σε αυτήν την περίπτωση, η συνδυασμένη μάζα Η2 και Ο2 ήταν 1,0 και 8,0 γραμμάρια, αντίστοιχα, για ένα σύνολο 9,0 γραμμαρίων, και 9,0 γραμμάρια νερού. Αυτό αντικατοπτρίζει το νόμο της διατήρησης της μάζας, ο οποίος δηλώνει ότι η ύλη δεν μπορεί να δημιουργηθεί ή να καταστραφεί από μια χημική αντίδραση.