Atomları saymak,onları tartarak.

Stokiyometri nedir

Stokiyometri, bir kimyasal tepkimedeki maddeler arasındaki nicel ilişkidir. Denkleştirilmiş denklem kaç taneciğin kaç tanecikle tepkimeye girdiğini söyler; mol ise bu tanecik sayılarını teraziye koyabileceğiniz kütlelere çevirir.

Bir mol tam olarak 6,02214076 × 10²³ tanecik içerir. Onları asla tek tek saymazsınız. Bunun yerine kütle m ile miktar n'yi n = m / M bağıntısıyla bağlayan, g/mol cinsinden mol kütlesi M'yi kullanırsınız. Neredeyse her stokiyometri problemi üç adımlık bir zincirdir: kütleden mole, katsayılarla molden mole ve molden yeniden kütleye.

1. adım: denklemi denkleştirin ve mol kütlelerini bulun

Klasik öğretim sentezini, aspirin sentezini ele alalım: salisilik asit (C7H6O3), asetik anhidritle (C4H6O3) tepkimeye girerek asetilsalisilik asit (C9H8O4) ve asetik asit (C2H4O2) verir. Denklem zaten 1 : 1 → 1 : 1 denktir. Sayarak kontrol edin: her iki tarafta 11 C, 12 H ve 6 O.

Standart atom ağırlıklarından mol kütleleri salisilik asit için 138,12 g/mol, asetik anhidrit için 102,09 g/mol, aspirin için 180,16 g/mol ve asetik asit için 60,05 g/mol olur. Ücretsiz molekül ağırlığı aracı bir SMILES dizesinden aynı değerleri verir.

2. adım: sınırlayıcı reaktifi bulun

2,00 g salisilik asit ve 5,00 mL asetik anhidrit (yoğunluk 1,08 g/mL, yani 5,40 g) kullandığınızı varsayalım. İkisini de mole çevirin: 2,00 / 138,12 = 0,01448 mol salisilik asit ve 5,40 / 102,09 = 0,0529 mol anhidrit.

Her miktarı katsayısına bölün. İki katsayı da 1 olduğundan küçük sayı, 0,01448 mol, salisilik aside aittir: sınırlayıcı reaktif odur. Anhidrit bilerek fazla alınır; ucuzdur ve fazlası sonunda suyla kolayca bozulur. Sık yapılan hata mol yerine kütleleri karşılaştırmaktır; 2,00 g, 5,40 g'dan azdır ama bu ancak mole çevirdikten sonra anlam taşır.

3. adım: teorik verim, yüzde verim ve atom ekonomisi

Teorik verim sınırlayıcı reaktiften çıkar: 0,01448 mol salisilik asit en fazla 0,01448 mol aspirin verebilir; bu da 0,01448 × 180,16 = 2,61 g eder.

2,10 g kuru ürün elde ederseniz yüzde verim 2,10 / 2,61 × 100 = %80,5 olur. Yüzde verim saflık hakkında bir şey söylemez: ıslak veya kirli bir ürün %100'ü bile aşabilir; bu bir başarı değil, ürünü kurutma ya da kontrol etme işaretidir.

Atom ekonomisi başka bir soru sorar: girenlerin kütlesinin ne kadarı ürüne geçebilir? Burada 180,16 / (138,12 + 102,09) × 100 = %75,0'tir. Geri kalan dörtte bir, tepkime ne kadar iyi yürürse yürüsün asetik asit olarak ayrılır. E-faktörü gibi yeşil kimya ölçütleri daha da ileri gidip çözücüleri ve ayırma atıklarını da sayar.

Bileşimden formüle

Stokiyometri tersine de işler: ölçülen bileşimden formüle. Kütlece %40,0 C, %6,7 H ve %53,3 O içeren bir bileşik, 100 g başına 3,33 mol C, 6,65 mol H ve 3,33 mol O verir. En küçük değere bölünce 1 : 2 : 1 oranı çıkar; basit formül CH2O'dur. Molekülün CH2O'nun kendisi mi yoksa C6H12O6 gibi bir katı mı olduğunu ancak mol kütlesi ölçümü söyler.

Çözeltiler ve titrasyonlar

Çözeltide miktar derişim ve hacimden gelir: n = c × V. 250 mL 0,100 M sodyum klorür hazırlamak için 0,100 × 0,250 = 0,0250 mol gerekir; bu da 0,0250 × 58,44 = 1,461 g eder, çözülüp ölçülü balonda çizgiye tamamlanır. Seyreltmede çözünen miktarı sabit kalır, dolayısıyla C₁V₁ = C₂V₂.

Titrasyonlar aynı mantığı tersten kullanır. 21,40 mL 0,1000 M NaOH, 25,00 mL hidroklorik asidi nötralleştiriyorsa asit 0,1000 × 0,02140 = 0,002140 mol içerir ve derişimi 0,002140 / 0,02500 = 0,08560 M'dir. 1 : 1 tepkimede mol sayıları doğrudan eşleşir; molekül başına iki hidroksit gerektiren sülfürik asitte asit miktarını yarıya bölmeniz gerekir.

Hataların çoğunu yakalayan kontrol listesi

Her şeyden önce denklemi denkleştirin. Verilen her niceliği mole çevirin. Sınırlayıcı reaktifi bulmak için katsayılara bölün. Birimleri her satırda taşıyın ve son cevaba kadar bir iki fazla basamak tutun. Son olarak cevabın akla yatkın olduğunu kontrol edin: %100'ün üstünde bir verim ya da stoktan yüksek bir derişim, yukarıda bir şeyin yanlış olduğunu gösterir.