Στοιχεία της στοιχειομετρίας, παραδείγματα και ασκήσεις

Το νόμους στοιχειομετρίας περιγράψτε τη σύνθεση των διαφόρων ουσιών, με βάση τις σχέσεις (σε μάζα) μεταξύ κάθε είδους που παρεμβαίνει στην αντίδραση.

Όλη η υπάρχουσα ύλη σχηματίζεται από το συνδυασμό, σε διαφορετικές αναλογίες, των διαφορετικών χημικών στοιχείων που απαρτίζουν τον περιοδικό πίνακα. Αυτά τα συνδικάτα διέπονται από ορισμένους νόμους συνδυασμού γνωστούς ως "νόμοι της στοιχειομετρίας" ή "νόμοι βάρους της χημείας".

Οι αρχές αυτές αποτελούν ουσιαστικό μέρος της ποσοτικής χημικής, όντας ουσιαστική για τις εξισώσεις εξισορρόπησης και εξίσου σημαντική με τον προσδιορισμό που αντιδραστήρια εργασίες που απαιτούνται για να παραχθεί μια συγκεκριμένη αντίδραση ή υπολογίσει πόση αυτών των αντιδραστηρίων που απαιτούνται για να ληφθεί η αναμενόμενη ποσότητα των προϊόντων.

Είναι ευρέως γνωστό στη χημική τομέα της επιστήμης «τέσσερις νόμους» νόμο της διατήρησης της μάζας, κανόνας των σταθερών αναλογιών νόμου των πολλαπλών διαστάσεων του νόμου των αμοιβαίων αναλογιών.

Οι 4 νόμοι της στοιχειομετρίας

Όταν θέλετε να καθορίσετε τον τρόπο με τον οποίο συνδυάζονται δύο στοιχεία μέσω μιας χημικής αντίδρασης, πρέπει να ληφθούν υπόψη οι τέσσερις νόμοι που περιγράφονται παρακάτω.

Νόμος της διατήρησης της μάζας (ή "Νόμος διατήρησης της ύλης")

Βασίζεται στην αρχή ότι η ύλη δεν μπορεί να δημιουργηθεί ή να καταστραφεί, δηλαδή, μπορεί να μετασχηματιστεί μόνο.

Αυτό σημαίνει ότι για ένα αδιαβατικό σύστημα (όπου δεν υπάρχει μεταφορά μάζας ή ενέργειας από ή προς το περιβάλλον) η ποσότητα της υπάρχουσας ύλης πρέπει να παραμείνει σταθερή με την πάροδο του χρόνου.

Για παράδειγμα, στον σχηματισμό νερού από αέριο οξυγόνο και υδρογόνο παρατηρείται ότι υπάρχει η ίδια ποσότητα μορίων κάθε στοιχείου πριν και μετά την αντίδραση, έτσι ώστε να διατηρείται η συνολική ποσότητα ύλης.

2Η₂(g) + Ο₂(g) -> 2Η₂O (l)

Άσκηση:

P.- Αποδείξτε ότι η προηγούμενη αντίδραση είναι σύμφωνη με το νόμο της διατήρησης της μάζας.

R.- Πρώτον, έχουμε τις μοριακές μάζες των αντιδραστηρίων: H₂= 2 g, Ο₂= 32 g και Η₂Ο = 18 g.

Στη συνέχεια, προσθέστε τη μάζα κάθε στοιχείου σε κάθε πλευρά της αντίδρασης (ισορροπημένη), με αποτέλεσμα: 2Η₂+Ο₂ = (4 + 32) g = 36 g στην πλευρά των αντιδραστηρίων και 2Η₂O = 36 g στην πλευρά των προϊόντων. Αυτό έδειξε ότι η εξίσωση συμμορφώνεται με τον προαναφερθέντα νόμο.

Νόμος των καθορισμένων αναλογιών (ή "Νόμος σταθερών αναλογιών")

Βασίζεται στο γεγονός ότι κάθε χημική ουσία σχηματίζεται από το συνδυασμό των συστατικών στοιχείων της σε καθορισμένες ή σταθερές σχέσεις μάζας, οι οποίες είναι μοναδικές για κάθε ένωση.

Παρατίθεται το παράδειγμα νερού, του οποίου η καθαρή σύνθεση θα είναι πάντοτε 1 mol Ο₂ (32 γραμ.) Και 2 γραμμομόρια Η₂ (4g) Εάν εφαρμόζεται ο υψηλότερος κοινός διαιρέτης, ένα γραμμάριο Η αντιδρά₂ για κάθε 8 moles του O₂ ή, που είναι το ίδιο, συνδυάζονται σε αναλογία 1: 8.

Άσκηση:

P.- Έχετε ένα γραμμομόριο υδροχλωρικού οξέος (HCl) και θέλετε να μάθετε ποιο είναι το ποσοστό κάθε συστατικού του.

R.- Είναι γνωστό ότι η αναλογία δέσμευσης αυτών των στοιχείων σε αυτό το είδος είναι 1: 1. Και η μοριακή μάζα της ένωσης είναι περίπου 36,45 g. Κατά τον ίδιο τρόπο, είναι γνωστό ότι η γραμμομοριακή μάζα του χλωρίου είναι 35,45 g και εκείνη του υδρογόνου είναι 1 g.

Για να υπολογιστεί η εκατοστιαία σύνθεση κάθε στοιχείου, διαιρέστε τη μοριακή μάζα του στοιχείου (πολλαπλασιασμένη με τον αριθμό των γραμμομορίων σε ένα γραμμομόριο της ένωσης) μεταξύ της μάζας της ένωσης και πολλαπλασιάστε αυτό το αποτέλεσμα κατά εκατό.

Έτσι:% Η = [(1 χ 1) g / 36,45 g] χ 100 = 2,74%

και% CI = [(1 χ 35,45) g / 36,45 g] χ 100 = 97,26%

Από αυτό συνάγεται ότι, ανεξάρτητα από το πού προέρχεται το HCl, στην καθαρή του κατάσταση θα αποτελείται πάντα από 2,74% υδρογόνο και 97,26% χλώριο..

Νόμος πολλαπλών αναλογιών

Σύμφωνα με τον νόμο αυτό, εάν υπάρχει συνδυασμός δύο στοιχείων για την παραγωγή περισσότερων από μία συνιστωσών, τότε η μάζα ενός από τα στοιχεία συνδέεται με μια αμετάβλητη μάζα του άλλου, διατηρώντας μια σχέση που εκδηλώνεται μέσω μικρών ακεραίων.

Αυτοί δίνονται ως παράδειγμα διοξείδιο και μονοξείδιο του άνθρακα, τα οποία είναι δύο ουσίες που αποτελούνται από τα ίδια στοιχεία, αλλά το διοξείδιο του έχουν σχέση ως O / C = 2: 1 (για κάθε άτομο C δύο O) και μονοξειδίου Η σχέση σας είναι 1: 1.

Άσκηση:

P.- Υπάρχουν πέντε διαφορετικά οξείδια που μπορούν να προέρχονται σταθερά από το συνδυασμό οξυγόνου και αζώτου (Ν₂Ή, ΟΧΙ, Ν₂Ο₃, Ν₂Ο₄ και Ν₂Ο₅).

R.- Σημειώνεται ότι το οξυγόνο σε κάθε ένωση αυξάνεται, και με ένα σταθερό ποσοστό του αζώτου (28 g) έχουν 16, 32 (16 χ 2), 48 (16 χ 3), 64 (16 × 4 ) και 80 (16 χ 5) g οξυγόνου αντίστοιχα. δηλαδή, έχετε μια απλή αναλογία 1, 2, 3, 4 και 5 μερών.

Νόμος περί αμοιβαίων διαστάσεων (ή "νόμου ισοδύναμων αναλογιών")

Βασίζεται στη σχέση μεταξύ των αναλογιών στις οποίες ένα στοιχείο συνδυάζεται σε διαφορετικές ενώσεις με διαφορετικά στοιχεία.

Με άλλα λόγια, εάν ένα είδος Α ενώνει ένα είδος Β, αλλά και το Α συνδυάζεται με το C. είναι απαραίτητο, εάν τα στοιχεία Β και C συνδέονται, ο λόγος μάζας αυτών αντιστοιχεί στις μάζες έκαστο όταν συνδέονται ειδικότερα με σταθερή μάζα του στοιχείου Α.

Άσκηση:

P.- Εάν έχετε 12g C και 64g S για να σχηματίσετε CS₂, έχουν επίσης 12g C και 32g O για να προέρχονται CO₂ και τελικά 10 g S και 10 g Ο προς παραγωγή SO₂. Πώς μπορεί να απεικονιστεί η αρχή των ισοδύναμων αναλογιών;?

R.- Η αναλογία των μαζών θείου και οξυγόνου σε συνδυασμό με καθορισμένη μάζα άνθρακα είναι ίση με 64:32, δηλαδή 2: 1. Στη συνέχεια, η αναλογία θείου και οξυγόνου είναι 10:10 όταν συνδέεται απευθείας ή, που είναι το ίδιο, 1: 1. Έτσι οι δύο σχέσεις είναι απλά πολλαπλάσια του κάθε είδους.

Αναφορές

1. Wikipedia. (s.f.). Στοιχειομετρία Ανακτήθηκε από en.wikipedia.org.
2. Chang, R. (2007). Chemistry, 9η έκδοση (McGraw-Hill).
3. Young, S.M., Vining, W.J., Day, R., and Botch, Β. (2017). (Γενική Χημεία: Ατομικά Πρώτα.) Ανακτήθηκε από το books.google.co.ve.
4. Szabadváry, F. (2016). Ιστορία της Αναλυτικής Χημείας: Διεθνής Σειρά Μονογραφιών στην Αναλυτική Χημεία. Ανακτήθηκε από το books.google.co.ve.
5. Khanna, S.K., Verma, Ν.Κ., και Kapila, Β. (2006). Excel με αντικειμενικές ερωτήσεις στη χημεία. Ανακτήθηκε από το books.google.co.ve.