Stoikiometri meliputi pencarian rumus kimia, penyusunan persamaan reaksi kimia, dan perhitungan yang digunakan dalam kimia preparatif dan analisis kimia.
Pada saat yang sama, banyak senyawa anorganik, karena berbagai alasan, dapat memiliki komposisi yang bervariasi (berthollida). Zat yang diamati penyimpangannya dari hukum stoikiometri disebut non-stoikiometri. Jadi, titanium(II) oksida memiliki komposisi yang bervariasi, yang mana terdapat 0,65 hingga 1,25 atom oksigen per atom titanium. Perunggu natrium tungsten (termasuk perunggu natrium tungstat oksida), ketika natrium dihilangkan darinya, berubah warna dari kuning keemasan (NaWO 3) menjadi biru tua-hijau (NaO 3WO 3), melewati warna menengah merah dan ungu. Dan bahkan natrium klorida dapat memiliki komposisi non-stoikiometri, memperoleh warna biru jika logamnya berlebih. Penyimpangan dari hukum stoikiometri diamati untuk fase terkondensasi dan berhubungan dengan pembentukan larutan padat (untuk zat kristal), pelarutan komponen reaksi berlebih dalam cairan, atau disosiasi termal dari senyawa yang dihasilkan (dalam fase cair, dalam lelehannya).
Jika zat awal masuk reaksi kimia dalam proporsi yang ditentukan secara ketat, dan sebagai hasil reaksi, terbentuk produk yang jumlahnya dapat dihitung secara akurat, maka reaksi tersebut disebut stoikiometri, dan persamaan kimia yang menjelaskannya disebut persamaan stoikiometri. Dengan mengetahui berat molekul relatif berbagai senyawa, kita dapat menghitung berapa proporsi senyawa tersebut akan bereaksi. Perbandingan molar antara zat-zat yang ikut serta dalam reaksi ditunjukkan oleh koefisien yang disebut stoikiometri (juga merupakan koefisien persamaan kimia, juga merupakan koefisien persamaan reaksi kimia). Jika suatu zat bereaksi dengan perbandingan 1:1, maka besaran stoikiometrinya disebut sama molar.
Istilah “stoikiometri” diperkenalkan oleh I. Richter dalam buku “The Beginnings of Stoichiometry, or the Art of Measurement.” unsur kimia(J.B. Richter. Anfangsgründe der Stöchyometrie atau Meßkunst chymischer Elemente. Selain itu, Zweyter dan Dritter Theil. Breßlau und Hirschberg, 1792–93), yang merangkum hasil penentuan massa asam dan basa selama pembentukan garam.
Stoikiometri didasarkan pada hukum kekekalan massa, ekuivalen, hukum Avogadro, hukum Gay-Lussac, hukum kekekalan komposisi, hukum kelipatan perbandingan. Penemuan hukum stoikiometri sebenarnya menandai dimulainya kimia sebagai ilmu pasti. Aturan stoikiometri mendasari semua perhitungan yang berkaitan dengan persamaan reaksi kimia dan digunakan dalam kimia analitik dan preparatif, teknologi kimia, dan metalurgi.
Hukum stoikiometri digunakan dalam perhitungan yang berkaitan dengan rumus zat dan mencari kemungkinan hasil produk reaksi secara teoritis. Mari kita perhatikan reaksi pembakaran campuran termit:
Fe 2 O 3 + 2Al → Al 2 O 3 + 2Fe. (85,0 g F e 2 O 3 1) (1 mol F e 2 O 3 160 g F e 2 O 3) (2 mol o l A l 1 mol F e 2 O 3) (27 g A l 1 mol A l) = 28,7 g A l (\displaystyle \mathrm (\left((\frac (85,0\ g\ Fe_(2)O_(3))(1))\right)\left((\frac (1\ mol\ Fe_( 2)O_(3))(160\ g\ Fe_(2)O_(3)))\kanan)\kiri((\frac (2\ mol\ Al)(1\ mol\ Fe_(2)O_(3 )))\kanan)\kiri((\frac (27\ g\ Al)(1\ mol\ Al))\kanan)=28,7\ g\ Al) )
Jadi, untuk melakukan reaksi dengan 85,0 gram besi (III) oksida diperlukan 28,7 gram aluminium.
YouTube ensiklopedis
1 / 3
Stoikiometri
Kimia 11 Hukum kimia stoikiometri
Masalah dalam kimia. Campuran zat. Rantai stoikiometri
Subtitle
Kita tahu apa itu persamaan kimia, dan kita telah belajar cara menyetarakannya. Atau jika saya memberi Anda 10 gram molekul ini dan 30 gram molekul ini, manakah yang akan habis terlebih dahulu? Segala sesuatu yang telah kami kerjakan sejauh ini yang digambarkan dalam warna hijau dan biru diperlukan untuk menentukan berapa banyak mol yang terkandung dalam 85 gram besi trioksida.
Koefisien udara berlebih dengan metode pengorganisasian proses pembakaran ini harus sesuai dengan campuran kaya yang mendekati stoikiometri. Dalam hal ini, akan sangat sulit untuk mengatur pembakaran campuran lean yang efisien karena kecepatan perambatan bagian depan api yang tidak mencukupi dengan kemungkinan besar pelemahan sumber penyalaan, siklus pembakaran yang tidak merata dan, pada akhirnya, salah tembak. Jadi, arah ini bisa disebut pembakaran yang sangat lambat dari campuran gas-udara yang kaya.[...]
Koefisien udara berlebih (a) berpengaruh nyata terhadap proses pembakaran dan komposisi komponen hasil pembakaran. Tentunya pada 1,0) hampir tidak berpengaruh pada komposisi komponen gas buang dan hanya menyebabkan penurunan konsentrasi komponen akibat pengenceran dengan udara yang tidak digunakan dalam proses pembakaran.[...]
Berdasarkan koefisien stoikiometri reaksi produksi dialkil klorotiofosfat dan larutan optimal untuk kriteria 2, kami menerapkan pembatasan X3 = -0,26 (1,087 mol/mol).[...]
| 24.5 |
Hal ini memberikan nilai koefisien stoikiometri untuk konsumsi polifosfat 1/us,p = g P/g COD(NAs).[...]
Dalam tabel Tabel 24.5 menunjukkan koefisien hasil stoikiometri yang ditentukan dalam percobaan yang dilakukan pada reaktor batch kontinyu dengan kultur murni. Nilai-nilai ini cukup sesuai meskipun kondisi pertumbuhan mikrobiologis berbeda.[...]
Dari ekspresi (3.36) kita menemukan koefisien stoikiometri “sat.p = 0,05 g P/g COD(NAs).[...]
[ ...]
Dari Contoh 3.2 Anda dapat mencari koefisien stoikiometri persamaan penghilangan asam asetat: 1 mol HAs (60 g HAs) membutuhkan 0,9 mol 02 dan 0,9 32 = 29 g 02.[...]
| 3.12 |
Dalam rumus ini, zat awal pertama dimasukkan ke dalam semua persamaan stoikiometri dan koefisien stoikiometrinya adalah V/, = -1. Untuk zat ini, derajat konversi lu pada setiap persamaan stoikiometri diberikan (totalnya ada K). Dalam persamaan (3.14) dan (3.15), diasumsikan bahwa komponen ke-i, hasil kali selektivitas dan rendemen ditentukan, hanya terbentuk pada persamaan stoikiometri ke-1 (maka E/ = x(). Jumlah komponen dalam rumus ini diukur dalam mol (sebutan LO, seperti yang diterima secara tradisional dalam ilmu kimia.[...]
Saat menyusun persamaan redoks, koefisien stoikiometri ditemukan berdasarkan oksidasi unsur sebelum dan sesudah reaksi. Oksidasi suatu unsur dalam senyawa ditentukan oleh jumlah elektron yang dikeluarkan atom untuk pembentukan ikatan polar dan ionik, dan tanda oksidasi ditentukan oleh arah perpindahan pasangan elektron ikatan. Misalnya, oksidasi ion natrium dalam senyawa NaCl adalah +1, dan klor adalah -I.[...]
Lebih mudah untuk merepresentasikan stoikiometri suatu reaksi mikrobiologi menggunakan persamaan keseimbangan stoikiometri daripada dalam bentuk tabel nilai koefisien hasil. Uraian komposisi komponen sel mikrobiologi seperti itu memerlukan penggunaan rumus empiris. Rumus zat sel C5H702N dibuat secara eksperimental, yang sering digunakan dalam penyusunan persamaan stoikiometri.[...]
Dalam tabel 3.6 menyajikan nilai tipikal kinetik dan konstanta lainnya, serta koefisien stoikiometri untuk proses aerobik pengolahan air limbah perkotaan. Perlu dicatat bahwa terdapat korelasi tertentu antara konstanta individual, sehingga perlu menggunakan sekumpulan konstanta dari satu sumber, daripada memilih konstanta individual dari sumber berbeda. Dalam tabel 3.7 menunjukkan korelasi serupa.[...]
Metode ini distandarisasi dengan jumlah yodium yang diketahui, diubah menjadi ozon, berdasarkan koefisien stoikiometri yang sama dengan satu (1 mol ozon melepaskan 1 mol yodium). Koefisien ini didukung oleh hasil sejumlah penelitian yang menjadi dasar penetapan stoikiometri reaksi ozon dengan olefin. Dengan koefisien yang berbeda, hasil tersebut akan sulit dijelaskan. Namun, penelitian menemukan bahwa koefisien yang ditentukan adalah 1,5. Hal ini konsisten dengan data yang menyatakan bahwa koefisien stoikiometri, sama dengan satu, diperoleh pada pH 9, dan dalam lingkungan asam, lebih banyak yodium yang dilepaskan secara signifikan dibandingkan dalam lingkungan netral dan basa.[...]
Pengujian dilakukan pada beban penuh dan kecepatan poros engkol konstan 1.500 menit1. Koefisien udara berlebih bervariasi pada kisaran 0,8 [...]
Proses material di alam yang hidup, siklus unsur biogenik dikaitkan dengan aliran energi dengan koefisien stoikiometri yang bervariasi dalam organisme yang paling beragam hanya dalam satu urutan besarnya. Selain itu, karena efisiensi katalisis yang tinggi, konsumsi energi untuk sintesis zat baru dalam organisme jauh lebih sedikit dibandingkan analog teknis dari proses ini.[...]
Pengukuran karakteristik mesin dan emisi berbahaya untuk seluruh ruang bakar dilakukan pada berbagai perubahan rasio udara berlebih dari nilai stoikiometri hingga campuran yang sangat ramping. Pada Gambar. Gambar 56 dan 57 menunjukkan hasil utama tergantung pada a, diperoleh pada kecepatan putaran 2.000 menit dan katup throttle terbuka penuh. Nilai sudut waktu pengapian dipilih dari kondisi diperoleh torsi maksimum.[...]
Proses biologis penghilangan fosfor sangatlah rumit, jadi tentu saja pendekatan yang kami gunakan sangat disederhanakan. Dalam tabel Gambar 8.1 menyajikan sekumpulan koefisien stoikiometri yang menggambarkan proses yang terjadi dengan partisipasi FAO. Tabelnya terlihat rumit, namun telah dilakukan penyederhanaan di dalamnya.[...]
Dalam salah satu karya terbaru, diterima bahwa 1 mol N02 menghasilkan 0,72 g ion N07. Menurut data yang diberikan Organisasi internasional standardisasi, koefisien stoikiometri tergantung pada komposisi reagen tipe Griess. Enam varian reagen ini diusulkan, berbeda dalam komposisi komponennya, dan ditunjukkan bahwa efisiensi penyerapan untuk semua jenis larutan penyerapan adalah 90%, dan koefisien stoikiometri, dengan mempertimbangkan efisiensi penyerapan, bervariasi dari 0,8 hingga 1. Mengurangi jumlah NEDA dan mengganti asam sulfanilat dengan sulfanilamida (streptosida putih) memberikan nilai koefisien yang lebih tinggi. Penulis makalah menjelaskan hal ini dengan hilangnya HN02 karena pembentukan NO selama reaksi samping.[...]
Saat merancang fasilitas perawatan biokimia air limbah dan analisis operasinya, parameter perhitungan berikut biasanya digunakan: laju oksidasi biologis, koefisien stoikiometri untuk akseptor elektron, laju pertumbuhan dan sifat fisik biomassa lumpur aktif. Mempelajari perubahan kimia dalam hubungannya dengan transformasi biologis yang terjadi pada bioreaktor, memberikan gambaran yang cukup lengkap tentang pengoperasian struktur. Untuk sistem anaerobik, yang mencakup filter anaerobik, informasi tersebut diperlukan untuk memastikan nilai pH lingkungan yang optimal, yang merupakan faktor utama dalam pengoperasian normal fasilitas pengolahan. Dalam beberapa sistem aerobik, seperti sistem nitrifikasi, kontrol pH juga diperlukan untuk memastikan tingkat pertumbuhan mikroba yang optimal. Untuk instalasi pengolahan tertutup, yang mulai dipraktikkan pada akhir tahun 60an, yang menggunakan oksigen murni (oxy-tank), studi tentang interaksi kimia menjadi penting tidak hanya untuk pengaturan pH, tetapi juga untuk perhitungan teknik peralatan pipa gas. ...]
Konstanta laju transformasi katalitik k dalam kasus umum, pada suhu tertentu, merupakan fungsi dari konstanta laju reaksi maju, mundur, dan samping, serta koefisien difusi reagen awal dan produk interaksinya. . Laju proses katalitik heterogen ditentukan, seperti disebutkan di atas, oleh laju relatif masing-masing tahapannya dan dibatasi oleh laju paling lambat di antaranya. Akibatnya, urutan reaksi katalitik hampir tidak pernah bertepatan dengan molekuleritas reaksi yang sesuai dengan rasio stoikiometri dalam persamaan reaksi ini, dan ekspresi untuk menghitung konstanta laju transformasi katalitik bersifat spesifik untuk tahapan dan kondisi tertentu. pelaksanaannya.[...]
Untuk mengontrol reaksi netralisasi, Anda perlu mengetahui berapa banyak asam atau basa yang harus ditambahkan ke dalam larutan untuk mendapatkan nilai pH yang diperlukan. Untuk mengatasi masalah tersebut dapat digunakan metode penilaian empiris koefisien stoikiometri yang dilakukan dengan menggunakan titrasi.[...]
Komposisi kesetimbangan produk pembakaran dalam ruang ditentukan oleh hukum aksi massa. Menurut hukum ini, laju reaksi kimia berbanding lurus dengan konsentrasi reagen awal, yang masing-masing reagen diambil pangkatnya sama dengan koefisien stoikiometri yang digunakan zat tersebut untuk masuk ke dalam persamaan. reaksi kimia. Berdasarkan komposisi bahan bakarnya, kita dapat berasumsi bahwa hasil pembakaran misalnya bahan bakar roket cair di dalam chamber akan terdiri dari CO2, H20, CO, N0, OH, Li2, H2, N. H, O, untuk bahan bakar roket padat - dari A1203, N2, H2, HC1, CO, C02, H20 pada T = 1100...2200 K. [...]
Untuk membenarkan kemungkinan menggunakan pembakaran dua tahap gas alam dilakukan studi eksperimental distribusi suhu lokal, konsentrasi nitrogen oksida dan zat yang mudah terbakar di sepanjang obor, tergantung pada rasio udara berlebih yang disuplai melalui pembakar. Percobaan dilakukan dengan membakar gas alam di dalam tungku boiler PTVM-50 yang dilengkapi dengan pembakar pusaran VTI dengan penghantaran pancaran gas secara periferal ke dalam aliran udara melintang yang berputar-putar. Diketahui bahwa pada ag O.bb proses pembakaran bahan bakar berakhir pada jarak 1ph/X>Out = 4.2, dan pada ag=1.10 - pada jarak bph10out = 3.6. Hal ini menunjukkan proses pembakaran yang diperpanjang dalam kondisi yang sangat berbeda dengan kondisi stoikiometri.[...]
Matriks parameter proses yang disederhanakan dengan lumpur aktif tanpa nitrifikasi disajikan pada Tabel. 4.2. Diasumsikan di sini bahwa tiga faktor utama berkontribusi terhadap proses konversi: pertumbuhan biologis, degradasi dan hidrolisis. Laju reaksi ditunjukkan di kolom kanan, dan koefisien yang disajikan dalam tabel bersifat stoikiometri. Dengan menggunakan data tabel, Anda dapat menulis persamaan keseimbangan massa, misalnya agar mudah terurai bahan organik Berada dalam reaktor pencampuran yang ideal. Ekspresi transportasi cukup jelas. Kita menemukan dua ekspresi yang menggambarkan transformasi suatu zat dengan mengalikan koefisien stoikiometri dari (dalam hal ini) kolom “komponen” dengan laju reaksi yang sesuai dari kolom kanan tabel. 4.2.[...]
Pada Gambar. Gambar 50 menunjukkan perubahan kandungan Shx hasil pembakaran (g/kWh) tergantung pada komposisi campuran dan waktu penyalaan. Karena Pembentukan NOx sangat bergantung pada suhu gas; dengan penyalaan awal, emisi NOx meningkat. Ketergantungan pembentukan 1 Yux pada koefisien udara berlebih lebih kompleks karena ada dua faktor yang berlawanan. Pembentukan 1Ох tergantung pada konsentrasi oksigen dalam campuran pembakaran dan suhu. Memiringkan campuran akan meningkatkan konsentrasi oksigen, namun menurunkan suhu pembakaran maksimum. Hal ini mengarah pada fakta bahwa konten maksimum dicapai ketika bekerja dengan campuran yang sedikit lebih buruk daripada campuran stoikiometri. Pada nilai koefisien udara berlebih yang sama, efisiensi efektif mempunyai nilai maksimum.[...]
Pada Gambar. Gambar 7.2 menunjukkan ketergantungan eksperimental konsentrasi metanol pada konsentrasi NO3-N di outlet biofilter perpindahan lengkap. Garis-garis yang menghubungkan titik-titik percobaan mencirikan distribusi zat di sepanjang filter pada rasio Smc/Sn- yang berbeda. Kemiringan kurva sesuai dengan nilai koefisien stoikiometri: 3,1 kg CH3OH/kg NO -N [... ]
Hubungan yang menghubungkan konsentrasi reaktan dengan konstanta kesetimbangan merupakan ekspresi matematis dari hukum aksi massa, yang dapat dirumuskan sebagai berikut: untuk reaksi reversibel tertentu pada keadaan kesetimbangan kimia perbandingan hasil kali konsentrasi kesetimbangan produk reaksi dengan hasil kali konsentrasi kesetimbangan zat awal pada suhu tertentu adalah nilai konstan, dan konsentrasi setiap zat harus dipangkatkan dengan koefisien stoikiometrinya. [...]
Di Uni Soviet, metode Polezhaev dan Girina digunakan untuk menentukan NO¡¡ di atmosfer. Metode ini menggunakan larutan KJ 8% untuk menangkap nitrogen dioksida. Penentuan ion nitrit dalam larutan yang dihasilkan dilakukan dengan menggunakan reagen Griess-Ilosvay. Larutan kalium iodida merupakan penyerap NO2 yang jauh lebih efektif dibandingkan larutan alkali. Dengan volumenya (hanya 6 ml) dan laju transmisi udara (0,25 l/menit), tidak lebih dari 2% NO2 melewati alat penyerap dengan pelat kaca berpori. Sampel yang diambil terawetkan dengan baik (sekitar satu bulan). Koefisien stoikiometri penyerapan NOa oleh larutan KJ adalah 0,75, dengan memperhitungkan terobosannya. Menurut data kami, metode ini tidak mengganggu NO pada rasio konsentrasi NO:NOa 3:1.[...]
Kerugian dari metode yang banyak digunakan dalam praktek pengolahan limbah bersuhu tinggi ini adalah perlunya menggunakan reagen alkaline yang mahal (NaOH dan Na2CO3). Dengan demikian, kebutuhan banyak industri yang perlu mengolah limbah cair dalam jumlah kecil dapat dipenuhi dengan berbagai macam komponen komposisi kimia dan segala kandungan senyawa organoklorin. Namun, pembakaran pelarut yang mengandung klor harus dilakukan dengan hati-hati, karena dalam kondisi tertentu (1 > 1200°C, rasio udara berlebih > 1,5) gas buang mungkin mengandung fosgen, karbon kloroksida yang sangat beracun, atau asam karbonat klorida ( COC12). Konsentrasi zat ini yang mengancam jiwa adalah 450 mg per 1 m3 udara.[...]
Proses pencucian atau pelapukan kimiawi dari mineral yang sedikit larut atau asosiasinya ditandai dengan pembentukan fase padat baru; Kesetimbangan antara keduanya dan komponen terlarut dianalisis menggunakan diagram fase termodinamika. Kesulitan mendasar di sini biasanya muncul sehubungan dengan kebutuhan untuk menggambarkan kinetika proses, yang tanpanya pertimbangan mereka seringkali tidak dapat dibenarkan. Model kinetik yang sesuai memerlukan refleksi interaksi kimia dalam bentuk eksplisit - melalui konsentrasi parsial zat yang bereaksi cx, dengan mempertimbangkan koefisien stoikiometri V. reaksi spesifik.
Stoikiometri- hubungan kuantitatif antar zat yang bereaksi.
Jika reagen-reagen melakukan interaksi kimia dalam jumlah yang ditentukan secara ketat, dan sebagai hasil dari reaksi tersebut terbentuk zat-zat yang jumlahnya dapat dihitung, maka reaksi tersebut disebut stoikiometri.
Hukum stoikiometri:
Koefisien dalam persamaan kimia sebelum rumus senyawa kimia disebut stoikiometri.
Semua perhitungan menurut persamaan kimia didasarkan pada penggunaan koefisien stoikiometri dan berhubungan dengan penemuan jumlah suatu zat (jumlah mol).
Jumlah zat dalam persamaan reaksi (jumlah mol) = koefisien di depan molekul yang bersangkutan.
tidak ada=6,02×10 23 mol -1.
η - rasio massa sebenarnya produk m hal secara teoritis mungkin M t, dinyatakan dalam pecahan satuan atau persentase.
Apabila rendemen hasil reaksi tidak ditentukan pada kondisi tersebut, maka dalam perhitungannya diambil sama dengan 100% (hasil kuantitatif).
Skema perhitungan menggunakan persamaan reaksi kimia:
- Tuliskan persamaan reaksi kimia.
- Di atas rumus kimia suatu zat tuliskan besaran yang diketahui dan tidak diketahui beserta satuannya.
- Di bawah rumus kimia zat yang diketahui dan tidak diketahui, tuliskan nilai yang sesuai dari besaran yang diperoleh dari persamaan reaksi.
- Menyusun dan menyelesaikan suatu proporsi.
Contoh. Hitung massa dan jumlah magnesium oksida yang terbentuk selama pembakaran sempurna 24 g magnesium.
|
Diberikan: M(Mg) = 24 gram Menemukan: ν (MgO) M (MgO) |
Larutan: 1. Mari kita buat persamaan reaksi kimia: 2Mg + O 2 = 2MgO. 2. Di bawah rumus zat, kami menunjukkan jumlah zat (jumlah mol) yang sesuai dengan koefisien stoikiometri: 2Mg + O2 = 2MgO 2 mol 2 mol 3. Mari kita definisikan massa molar magnesium: Massa atom relatif magnesium Ar (Mg) = 24. Karena maka nilai massa molar sama dengan massa atom atau molekul relatif M (Mg)= 24 gram/mol. 4. Dengan menggunakan massa zat yang ditentukan dalam kondisi, kita menghitung jumlah zat:
5. Di atas rumus kimia magnesium oksida MgO, yang massanya tidak diketahui, kami tetapkan Xtikus tanah, di atas rumus magnesium mg kami menulis massa molarnya: 1 tahi lalat Xtikus tanah 2Mg + O2 = 2MgO 2 mol 2 mol
Menurut aturan untuk menyelesaikan proporsi:
Jumlah magnesium oksida (MgO)= 1 mol. 7. Hitung massa molar magnesium oksida: M (Mg)=24 gram/mol, M(O)=16 gram/mol. M(MgO)= 24 + 16 = 40 g/mol. Kami menghitung massa magnesium oksida: m (MgO) = ν (MgO) × M (MgO) = 1 mol × 40 g/mol = 40 g. Menjawab: ν (MgO) = 1 mol; m (MgO) = 40 gram. |
Semua hubungan kuantitatif dalam perhitungan proses kimia berdasarkan stoikiometri reaksi. Lebih mudah untuk menyatakan jumlah suatu zat dalam perhitungan seperti itu dalam mol, atau satuan turunan (kmol, mmol, dll.). Mol adalah salah satu satuan dasar SI. Satu mol suatu zat sama dengan kuantitasnya yang secara numerik sama dengan berat molekulnya. Oleh karena itu, berat molekul dalam hal ini harus dianggap sebagai nilai dimensi dengan satuan: g/mol, kg/kmol, kg/mol. Misalnya, berat molekul nitrogen adalah 28 g/mol, 28 kg/kmol, tetapi 0,028 kg/mol.
Massa dan jumlah molar suatu zat dihubungkan melalui hubungan yang diketahui
N A = m A / M A; m A = N A M A,
dimana N A adalah jumlah komponen A, mol; m A adalah massa komponen ini, kg;
M A - berat molekul komponen A, kg/mol.
Dalam proses kontinyu, aliran zat A dapat dinyatakan sebagai molnya
kuantitas per satuan waktu
dimana W A adalah aliran molar komponen A, mol/s; τ - waktu, s.
Untuk reaksi sederhana yang praktis ireversibel, biasanya stoikiomet
persamaan ric ditulis dalam bentuk
v A A + v B B = v R R + v S S.
Namun, persamaan stoikiometri akan lebih mudah ditulis dalam bentuk aljabar
th, dengan asumsi koefisien stoikiometri reaktan negatif, dan produk reaksi positif:
Maka untuk setiap reaksi sederhana kita dapat menulis persamaan berikut:
Indeks "0" mengacu pada jumlah awal komponen.
Persamaan ini menimbulkan persamaan keseimbangan material suatu komponen untuk reaksi sederhana berikut:
Contoh 7.1. Reaksi hidrogenasi fenol menjadi sikloheksanol berlangsung sesuai dengan persamaan
C 6 H 5 OH + ZH 2 = C 6 H 11 OH, atau A + ZV = R.
Hitunglah banyaknya produk yang terbentuk jika jumlah awal komponen A adalah 235 kg dan jumlah akhir adalah 18,8 kg
Solusi: Mari kita tuliskan reaksinya dalam bentuk
R - A - ZV = 0.
Massa molekul komponen: M A = 94 kg/kmol, M B = 2 kg/kmol dan
MR = 100 kg/kmol. Maka jumlah molar fenol pada awal dan akhir reaksi adalah:
N A 0 = 235/94 = 2,5; N A 0 = 18,8/94 =0,2; n = (0,2 - 2,5)/(-1) = 2,3.
Jumlah sikloheksanol yang terbentuk akan sama dengan
N R = 0 +1∙2.3 = 2.3 kmol atau m R = 100∙2.3 = 230 kg.
Penentuan reaksi independen secara stoikiometri dalam sistemnya selama perhitungan material dan termal peralatan reaksi diperlukan untuk mengecualikan reaksi yang merupakan jumlah atau selisih dari beberapa reaksi tersebut. Penilaian ini paling mudah dilakukan dengan menggunakan kriteria Gram.
Untuk menghindari perhitungan yang tidak perlu, perlu untuk mengevaluasi apakah sistem tersebut bergantung secara stoikiometri. Untuk tujuan ini perlu:
Mengubah urutan matriks asli sistem reaksi;
Kalikan matriks asli dengan matriks yang ditransposisikan;
Hitung determinan matriks persegi yang dihasilkan.
Jika determinan ini nol, maka sistem reaksi bergantung secara stoikiometri.
Contoh 7.2. Kami memiliki sistem reaksi:
FeO + H 2 = Fe + H 2 O;
Fe 2 O 3 + 3H 2 = 2Fe + 3H 2 O;
FeO + Fe 2 O 3 + 4H 2 = 3Fe + 4H 2 O.
Sistem ini bergantung secara stoikiometri, karena reaksi ketiga merupakan penjumlahan dari dua reaksi lainnya. Mari kita membuat matriks
Saat menyusun persamaan reaksi redoks, dua aturan penting berikut harus diperhatikan:
Aturan 1: Dalam persamaan ion apa pun, kekekalan muatan harus diperhatikan. Artinya, jumlah semua muatan di ruas kiri persamaan (“kiri”) harus sama dengan jumlah semua muatan di ruas kanan persamaan (“kanan”). Aturan ini berlaku untuk semua persamaan ionik, misalnya reaksi lengkap, dan untuk setengah reaksi.
Biaya dari kiri ke kanan
Aturan 2: Jumlah elektron yang hilang pada setengah reaksi oksidatif harus sama dengan jumlah elektron yang diperoleh pada setengah reaksi reduksi. Misalnya, pada contoh pertama yang diberikan di awal bagian ini (reaksi antara besi dan ion tembaga terhidrasi), jumlah elektron yang hilang dalam setengah reaksi oksidatif adalah dua:
Oleh karena itu, jumlah elektron yang diperoleh pada setengah reaksi reduksi juga harus sama dengan dua:
Untuk menyusun persamaan reaksi redoks lengkap dari persamaan dua setengah reaksi, dapat digunakan prosedur berikut:
1. Persamaan untuk masing-masing setengah reaksi disetarakan secara terpisah, dengan jumlah elektron yang sesuai ditambahkan pada ruas kiri atau kanan setiap persamaan untuk memenuhi Aturan 1 di atas.
2. Persamaan untuk kedua setengah reaksi diseimbangkan satu sama lain sehingga jumlah elektron yang hilang pada suatu reaksi menjadi sama dengan jumlah elektron yang diperoleh pada setengah reaksi lainnya, sebagaimana disyaratkan oleh Aturan 2.
3. Persamaan kedua setengah reaksi dijumlahkan sehingga diperoleh persamaan reaksi redoks yang lengkap. Misalnya dengan menjumlahkan persamaan dua setengah reaksi di atas dan menghilangkan ruas kiri dan kanan persamaan yang dihasilkan.
jumlah elektron yang sama, kita temukan
Mari kita setarakan persamaan setengah reaksi di bawah ini dan tuliskan persamaan reaksi oksidasi redoks larutan berair garam besi apa pun menjadi garam besi menggunakan larutan kalium asam.
Tahap 1. Pertama-tama mari kita samakan persamaan masing-masing dua setengah reaksi secara terpisah. Untuk persamaan (5) kita punya
Untuk menyetarakan kedua ruas persamaan ini, Anda perlu menambahkan lima elektron ke ruas kiri, atau mengurangi jumlah elektron yang sama dari ruas kanan. Setelah ini kita dapatkan
Hal ini memungkinkan kita untuk menulis persamaan setara berikut:
Karena elektron harus ditambahkan pada ruas kiri persamaan, persamaan ini menggambarkan setengah reaksi reduksi.
Untuk persamaan (6) kita dapat menulis
Untuk menyetarakan persamaan ini, Anda dapat menambahkan satu elektron ke ruas kanan. Kemudian