Стойхиометрия химиялық формулаларды табуды, химиялық реакциялардың теңдеулерін құруды және препараттық химия мен химиялық талдауда қолданылатын есептеулерді қамтиды.
Сонымен қатар көптеген бейорганикалық қосылыстар әртүрлі себептерге байланысты ауыспалы құрамға ие болуы мүмкін (бертоллидтер). Стехиометрия заңдарынан ауытқу байқалатын заттар деп аталады стехиометриялық емес. Осылайша, титан (II) оксидінің ауыспалы құрамы бар, онда титан атомында 0,65-тен 1,25-ке дейін оттегі атомдары болуы мүмкін. Натрий вольфрамды қола (натрий вольфрамды оксидінің қолаларына жатады), одан натрий жойылған сайын аралық қызыл және күлгін түстер арқылы өтіп, алтын сарыдан (NaWO 3) қою көк-жасылға (NaO 3WO 3) өзгереді. Тіпті натрий хлориді де стехиометриялық емес құрамға ие болуы мүмкін, металл артық болған кезде көк түске ие болады. Конденсацияланған фазалар үшін стехиометрия заңдарынан ауытқулар байқалады және қатты ерітінділердің түзілуімен (кристалды заттар үшін), артық реакция компонентінің сұйықтықта еруімен немесе алынған қосылыстың термиялық диссоциациясымен (сұйық фазада, балқыма).
Бастапқы заттар енсе химиялық реакцияқатаң белгіленген пропорцияларда және реакция нәтижесінде мөлшерін дәл есептеуге болатын өнімдер түзіледі, онда мұндай реакциялар стехиометриялық, ал оларды сипаттайтын химиялық теңдеулер стехиометриялық теңдеулер деп аталады. Әртүрлі қосылыстардың салыстырмалы молекулалық салмағын біле отырып, бұл қосылыстардың қандай пропорцияда әрекеттесетінін есептеуге болады. Реакцияға қатысатын заттардың арасындағы молярлық қатынас стехиометриялық деп аталатын коэффициенттермен көрсетіледі (олар да химиялық теңдеулердің коэффициенттері, олар сонымен қатар химиялық реакция теңдеулерінің коэффициенттері болып табылады). Егер заттар 1:1 қатынасында әрекеттессе, онда олардың стехиометриялық шамалары деп аталады эквимолярлы.
«Стихиометрия» терминін И.Рихтер «Стихиометрияның бастаулары немесе өлшеу өнері» кітабында енгізген. химиялық элементтер«(Дж.Б. Рихтер. Anfangsgründe der Stochyometrie oder Meßkunst chymischer Elemente. Эрстер, Цвейтер және Дритер Тейл. Бресслау und Хиршберг, 1792–93), ол тұздардың түзілу кезіндегі қышқылдар мен негіздердің массаларын анықтау нәтижелерін қорытындылады.
Стойхиометрия массаның, эквиваленттердің сақталу заңдарына, Авогадро, Гей-Люссак заңына, құрам тұрақтылық заңына, еселік қатынас заңына негізделген. Стехиометрия заңдарының ашылуы, дәлірек айтқанда, химияның нақты ғылым ретінде бастауын белгіледі. Стехиометрия ережелері химиялық реакция теңдеулеріне қатысты барлық есептеулердің негізінде жатыр және аналитикалық және препаративті химияда, химиялық технологияда және металлургияда қолданылады.
Стехиометрия заңдары заттардың формулаларына байланысты есептеулерде және реакция өнімдерінің теориялық мүмкін болатын шығымын табуда қолданылады. Термит қоспасының жану реакциясын қарастырайық:
Fe 2 O 3 + 2Al → Al 2 O 3 + 2Fe. (85,0 г F e 2 O 3 1) (1 м o л F e 2 O 3 160 г F e 2 O 3) (2 м о л A l 1 м о л F e 2 O 3) (27 г A l 1 м о л А л) = 28,7 г A l (\displaystyle \mathrm (\сол((\фрак (85,0\г\ Fe_(2)O_(3))(1))\сол)\сол((\фрак (1\ моль\ Fe_() 2)O_(3))(160\ г\ Fe_(2)O_(3)))\оң)\сол((\фрак (2\ моль\ Al)(1\ моль\ Fe_(2)O_(3) )))\оң)\сол((\frac (27\ г\ Al)(1\ моль\ Al))\оң)=28,7\ г\ Al) )
Сонымен, 85,0 грамм темір (III) оксидімен реакция жүргізу үшін 28,7 грамм алюминий қажет.
Энциклопедиялық YouTube
1 / 3
Стейхиометрия
Химия 11 Стейхиометриялық химиялық заңдар
Химиядан есептер. Заттардың қоспалары. Стейхиометриялық тізбектер
Субтитрлер
Біз химиялық теңдеудің не екенін білеміз және оны теңестіруді үйрендік. Немесе мен сізге осы молекулалардың 10 граммын және осы молекулалардың 30 граммын берсем, олардың қайсысы бірінші кезекте жұмсалады? 85 грамм темір триоксидінде қанша моль бар екенін анықтау үшін осы уақытқа дейін жасыл және көк түспен бейнеленген барлық жұмысымыз қажет болды.
Жану процесін ұйымдастырудың осы әдісімен артық ауа коэффициенті стехиометрияға жақын бай қоспаларға сәйкес келуі керек. Бұл жағдайда тұтану көздерінің әлсіреу ықтималдығы жоғары жалын фронтының таралу жылдамдығының жеткіліксіздігінен, жанудың маңызды циклдік біркелкі еместігіне және сайып келгенде, дұрыс емес жануларға байланысты майсыз қоспалардың тиімді жануын ұйымдастыру өте қиын болады. Осылайша, бұл бағытты бай газ-ауа қоспаларының өте баяу жануы деп атауға болады.[...]
Артық ауа коэффициенті (а) жану процесіне және жану өнімдерінің құрамдас құрамына айтарлықтай әсер етеді. Әлбетте, 1,0) ол түтін газдарының құрамдас құрамына іс жүзінде әсер етпейді және тек жану процесінде пайдаланылмайтын ауамен сұйылту есебінен компоненттер концентрациясының төмендеуіне әкеледі.[...]
Диалкилхлоротиофосфат алу реакциясының стехиометриялық коэффициенттеріне және 2-критерий бойынша оңтайлы шешімге сүйене отырып, Х3 = -0,26 (1,087 моль/моль) шектеуді қоямыз.[...]
| 24.5 |
Бұл полифосфатты тұтыну үшін стехиометриялық коэффициенттің мәнін береді 1/us,p = g P/g COD(NAs).[...]
Кестеде 24.5-кестеде таза культурасы бар үздіксіз сериялы реакторларда жүргізілген тәжірибелерде анықталған стехиометриялық өнімділік коэффициенттері көрсетілген. Бұл мәндер әртүрлі микробиологиялық өсу жағдайларына қарамастан өте жақсы сәйкес келеді.[...]
(3.36) өрнектен «sat.p = 0,05 g P/g COD(NAs) стехиометриялық коэффициентін табамыз.[...]
[ ...]
3.2-мысалдан жою теңдеуінің стехиометриялық коэффициенттерін табуға болады. сірке қышқылы: 1 моль HA (60 г HA) үшін 0,9 моль 02 және 0,9 32 = 29 г 02 қажет.[...]
| 3.12 |
Бұл формулаларда бірінші бастапқы зат барлық стехиометриялық теңдеулерге кіреді және олардағы оның стехиометриялық коэффициенті V/, = -1. Бұл зат үшін әрбір стехиометриялық теңдеудегі lu түрлендіру дәрежелері берілген (барлығы K бар). (3.14) және (3.15) теңдеулерде селективтілігі мен шығымдылығы анықталатын өнім i-ші құрамдас бөлігі тек 1-ші стехиометриялық теңдеуде (сонда E/ = x()) түзіледі деп есептеледі. бұл формулалар мольмен өлшенеді (химиялық ғылымдарда дәстүрлі түрде қабылданғандай LO белгісі.[...]
Тотығу-тотықсыздану теңдеулерін құру кезінде стехиометриялық коэффициенттер элементтің реакцияға дейін және одан кейінгі тотығуына негізделген. Қосылыстардағы элементтің тотығуы атомның полярлық және иондық байланыстар түзуге жұмсаған электрондар санымен, ал тотығу белгісі байланыстырушы электрон жұптарының орын ауыстыру бағытымен анықталады. Мысалы, NaCl қосылысындағы натрий ионының тотығуы +1, ал хлордікі -I.[...]
Микробиологиялық реакцияның стехиометриясын шығымдылық коэффициенті мәндерінің кестелері түрінде емес, стехиометриялық тепе-теңдік теңдеуін пайдаланып көрсету ыңғайлырақ. Микробиологиялық жасушаның құрамдас бөліктерінің құрамын мұндай сипаттау эмпирикалық формуланы қолдануды қажет етті. C5H702N жасуша затының формуласы эксперименталды түрде анықталды, ол стехиометриялық теңдеулерді дайындауда жиі қолданылады.[...]
Кестеде 3.6 кинетикалық және басқа константалардың типтік мәндерін, сондай-ақ қалалық ағынды суларды тазартудың аэробты процесі үшін стехиометриялық коэффициенттерді ұсынады. Айта кету керек, жеке тұрақтылар арасында белгілі бір корреляция бар, сондықтан әртүрлі көздерден жеке тұрақтыларды таңдамай, бір көзден алынған тұрақтылар жиынын пайдалану қажет. Кестеде 3.7 ұқсас корреляцияны көрсетеді.[...]
Әдіс бірлікке тең стехиометриялық коэффициентке негізделген (1 моль озон 1 моль йодты шығарады) озонға айналдырылған йодтың белгілі мөлшерімен стандартталған. Бұл коэффициент бірқатар зерттеулердің нәтижелерімен расталады, оның негізінде олефиндермен озон реакцияларының стехиометриясы белгіленді. Басқа коэффициентпен бұл нәтижелерді түсіндіру қиын болар еді. Дегенмен, жұмыс көрсетілген коэффициенттің 1,5 екенін анықтады. Бұл стехиометриялық коэффициентке сәйкес деректермен сәйкес келеді, біріне тең, рН 9-да алынады, ал қышқыл ортада бейтарап және сілтіліге қарағанда йод айтарлықтай көп бөлінеді.[...]
Сынақтар толық жүктемеде және иінді біліктің тұрақты айналу жиілігінде 1500 мин1 жүргізілді. Артық ауа коэффициенті 0,8 [...] диапазонында өзгерді.
Тірі табиғаттағы материалдық процестер, биогендік элементтердің циклдері ең алуан түрлі организмдер ішінде бір шама шегінде ғана өзгеретін стехиометриялық коэффициенттері бар энергия ағындарымен байланысты. Оның үстіне катализдің жоғары тиімділігіне байланысты организмдердегі жаңа заттардың синтезі үшін энергия шығыны осы процестердің техникалық аналогтарымен салыстырғанда әлдеқайда аз.[...]
Барлық жану камералары үшін қозғалтқыш сипаттамаларын және зиянды шығарындыларды өлшеу стехиометриялық мәннен өте аз қоспаға дейін артық ауа қатынасының кең ауқымды өзгерістері бойынша жүргізілді. Суретте. 56 және 57 2000 мин айналу жылдамдығымен алынған және толық ашық дроссельдік клапанға байланысты негізгі нәтижелерді көрсетеді. Тұтану уақытының бұрышының мәні максималды моментті алу шартынан таңдалды.[...]
Фосфорды жоюдың биологиялық процесі күрделі, сондықтан, әрине, біз қолданатын әдіс айтарлықтай жеңілдетілген. Кестеде 8.1-суретте ФАО-ның қатысуымен болатын процестерді сипаттайтын стехиометриялық коэффициенттер жиынтығы берілген. Кесте күрделі болып көрінеді, бірақ онда жеңілдетулер жасалған.[...]
Соңғы жұмыстардың бірінде 1 моль N02 0,72 г N07 ионын береді деп қабылданған. Берілген деректерге сәйкес Халықаралық ұйымстандарттау, стехиометриялық коэффициент Грисс типті реагенттер құрамына байланысты. Бұл реагенттің компоненттерінің құрамы бойынша ерекшеленетін алты нұсқасы ұсынылған және абсорбциялық ерітінділердің барлық түрлері үшін сіңіру тиімділігі 90% құрайтыны, ал сіңіру тиімділігін ескере отырып, стехиометриялық коэффициенті 0,8-ден өзгеретіні көрсетілген. 1. NEDA мөлшерін азайту және сульфанил қышқылын сульфаниламидпен (ақ стрептоцид) ауыстыру бұл коэффициенттің жоғары мәнін береді. Жұмыс авторлары мұны жанама реакциялар кезінде NO түзілуіне байланысты HN02 жоғалтуымен түсіндіреді.[...]
Биохимиялық тазарту қондырғыларын жобалау кезінде ағынды сужәне олардың жұмысын талдау үшін әдетте келесі есептік параметрлер қолданылады: биологиялық тотығу жылдамдығы, электронды акцепторлар үшін стехиометриялық коэффициенттер, өсу жылдамдығы және физикалық қасиеттерібелсенді тұнба биомассасы. Оқу химиялық өзгерістербиореакторда болып жатқан биологиялық түрлендірулермен бірге құрылымның жұмыс істеуінің жеткілікті толық бейнесін алуға мүмкіндік береді. Анаэробты сүзгілерді қамтитын анаэробты жүйелер үшін мұндай ақпарат қоршаған ортаның оңтайлы рН мәнін қамтамасыз ету үшін қажет, бұл тазарту қондырғыларының қалыпты жұмысының негізгі факторы болып табылады. Кейбір аэробты жүйелерде, мысалы, нитрификация орын алатын жүйелерде, микробтардың оңтайлы өсу қарқынын қамтамасыз ету үшін рН бақылауы да қажет. 60-жылдардың аяғында тәжірибеге енген, таза оттегін (оттектік) пайдаланатын жабық тазарту қондырғылары үшін химиялық өзара әрекеттесулерді зерттеу тек рН реттеу үшін ғана емес, сонымен қатар газ құбыры жабдығын инженерлік есептеу үшін де қажет болды. ...]
Жалпы жағдайда каталитикалық түрлендіру k жылдамдығының константасы берілген температурада тура, кері және жанама реакциялардың жылдамдық константаларына, сонымен қатар бастапқы реагенттердің диффузиялық коэффициенттеріне және олардың әрекеттесу өнімдерінің функциясына жатады. . Гетерогенді каталитикалық процестің жылдамдығы жоғарыда айтылғандай, оның жеке сатыларының салыстырмалы жылдамдығымен анықталады және олардың ең баяуымен шектеледі. Нәтижесінде каталитикалық реакцияның реті осы реакция теңдеуіндегі стехиометриялық қатынасқа сәйкес келетін реакцияның молекулалығымен ешқашан сәйкес келмейді, ал каталитикалық түрлендірудің жылдамдық константасын есептеуге арналған өрнектер нақты кезеңдер мен шарттарға тән. оны жүзеге асыру туралы.[...]
Бейтараптандыру реакциясын бақылау үшін қажетті рН мәнін алу үшін ерітіндіге қанша қышқыл немесе сілті қосу керектігін білу керек. Бұл мәселені шешу үшін титрлеу арқылы жүзеге асырылатын стехиометриялық коэффициенттерді эмпирикалық бағалау әдісін қолдануға болады.[...]
Камерадағы жану өнімдерінің тепе-теңдік құрамы массалық әсер ету заңымен анықталады. Бұл заңға сәйкес химиялық реакциялардың жылдамдығы бастапқы реагенттер концентрациясына тура пропорционал, олардың әрқайсысы зат теңдеуге кіретін стехиометриялық коэффициентке тең дәрежеге алынады. химиялық реакция. Жанармайлардың құрамына сүйене отырып, мысалы, сұйық ракета отынының камерадағы жану өнімдері CO2, H20, CO, N0, OH, Li2, H2, N. H, O тұрады деп болжауға болады. қатты зымыран отыны - A1203, N2, H2, HC1, CO, C02, H20 бастап T = 1100...2200 K. [...]
Екі сатылы жануды қолдану мүмкіндігін негіздеу табиғи газжүзеге асырылды эксперименттік зерттеулероттық арқылы берілетін артық ауа қатынасына байланысты алаудың ұзындығы бойынша жергілікті температураларды, азот оксидтері мен жанғыш заттардың концентрацияларын бөлу. Тәжірибелер газ ағындарын айналмалы көлденең ауа ағынына перифериялық жеткізумен VTI құйынды оттығымен жабдықталған ПТВМ-50 қазандығының пешінде табиғи газды жағу арқылы жүргізілді. ag O.bb кезінде отынның жану процесі 1ph/X>Out = 4,2, ал ag=1,10 кезінде - bph10out = 3,6 қашықтықта аяқталатыны анықталды. Бұл стехиометриялық жағдайлардан айтарлықтай ерекшеленетін жағдайларда ұзартылған жану процесін көрсетеді.[...]
Нитрификациясыз белсенді тұнбамен технологиялық параметрлердің оңайлатылған матрицасы кестеде келтірілген. 4.2. Бұл жерде конверсия процесіне үш негізгі фактор ықпал етеді деп болжанады: биологиялық өсу, деградация және гидролиз. Реакция жылдамдығы оң жақ бағанда көрсетілген, ал кестеде келтірілген коэффициенттер стехиометриялық болып табылады. Кесте деректерін пайдалана отырып, сіз массалық баланс теңдеуін жаза аласыз, мысалы, оңай ыдырайтын үшін органикалық заттарИдеал араластырғыш реакторда болыңыз. Көлік өрнектері өздігінен түсіндіріледі. Кестенің оң жақ бағанынан (бұл жағдайда) «компонент» бағандарынан алынған стехиометриялық коэффициенттерді сәйкес реакция жылдамдығына көбейту арқылы заттың түрленуін сипаттайтын екі өрнекті табамыз. 4.2.[...]
Суретте. 50-суретте қоспаның құрамына және тұтану уақытына байланысты жану өнімдеріндегі Shx мөлшерінің өзгеруі (г/кВтсағ) көрсетілген. Өйткені NOx түзілуі көбінесе газ температурасына байланысты ерте тұтану кезінде NOx шығарылуы артады; 1 Юкс түзілудің артық ауа коэффициентіне тәуелділігі күрделірек, өйткені қарама-қарсы екі фактор бар. 1Ох түзілуі жану қоспасындағы оттегі концентрациясына және температураға байланысты. Қоспаны еңкейту оттегі концентрациясын арттырады, бірақ жанудың максималды температурасын төмендетеді. Бұл стехиометриялық қоспалардан сәл нашар қоспалармен жұмыс істегенде максималды мазмұнға қол жеткізуге әкеледі. Артық ауа коэффициентінің бірдей мәндерінде тиімді тиімділік максималды болады.[...]
Суретте. 7.2-суретте метанол концентрациясының толық орын ауыстыру биосүзгісінің шығысындағы NO3-N концентрациясына тәжірибелік тәуелділігі көрсетілген. Тәжірибе нүктелерін байланыстыратын сызықтар әртүрлі Smc/Sn- қатынасында заттың таралуын сипаттайды: 3,1 кг СН3ОН/кг NO -N. ]
Әрекеттесуші заттардың концентрацияларын тепе-теңдік константасымен байланыстыратын қатынас масса әсер ету заңының математикалық өрнегі болып табылады, оны келесідей тұжырымдауға болады: күйдегі берілген қайтымды реакция үшін химиялық тепе-теңдікреакция өнімдерінің тепе-теңдік концентрацияларының көбейтіндісінің берілген температурадағы бастапқы заттардың тепе-теңдік концентрацияларының көбейтіндісіне қатынасы тұрақты шама болып табылады және әрбір заттың концентрациясын оның стехиометриялық коэффициентінің дәрежесіне дейін көтеру керек. [...]
Кеңес Одағында атмосферадағы NO¡¡ анықтау үшін Полежаев және Гирина әдісі қолданылады. Бұл әдіс азот диоксидін ұстау үшін 8% КДж ерітіндісін пайдаланады. Алынған ерітіндідегі нитрит иондарын анықтау Грисс-Илосвай реагентінің көмегімен жүзеге асырылады. Калий йодидінің ерітіндісі сілтілі ерітіндіге қарағанда айтарлықтай тиімді NO2 сіңіргіш болып табылады. Оның көлемімен (бар болғаны 6 мл) және ауаны өткізу жылдамдығымен (0,25 л/мин) кеуекті шыны пластинасы бар сіңіру құрылғысы арқылы NO2 2%-дан аспайды. Алынған үлгілер жақсы сақталады (шамамен бір ай). КДж ерітіндісінің NOa жұтуының стехиометриялық коэффициенті серпінді есепке алғанда 0,75-ке тең. Біздің деректеріміз бойынша бұл әдіс NO:NOa 3:1 концентрация қатынасында NO-ға кедергі жасамайды.[...]
Қалдықтарды жоғары температурада өңдеу тәжірибесінде кеңінен қолданылатын бұл әдістің кемшіліктері қымбат сілтілі реагенттерді (NaOH және Na2CO3) пайдалану қажеттілігі болып табылады. Осылайша, құрамдас бөліктердің кең спектрімен аз мөлшердегі сұйық қалдықтарды өңдеуді қажет ететін көптеген өндірістердің қажеттіліктерін қанағаттандыруға болады. химиялық құрамыжәне хлорорганикалық қосылыстардың кез келген мазмұны. Дегенмен, құрамында хлоры бар еріткіштерді жағуға сақтықпен қарау керек, өйткені белгілі бір жағдайларда (1 > 1200°C, артық ауа қатынасы > 1,5) пайдаланылған газдардың құрамында фосген, өте улы көміртегі хлороксиді немесе көміртегі қышқылы хлориді болуы мүмкін ( COC12). Бұл заттың өмірге қауіпті концентрациясы 1 м3 ауаға 450 мг құрайды.[...]
Аз еритін минералдардың немесе олардың бірлестіктерінің сілтісіздену немесе химиялық үгілу процестері жаңа қатты фазалардың пайда болуымен сипатталады; Олар мен еріген компоненттер арасындағы тепе-теңдік термодинамикалық фазалық диаграммалар арқылы талданады. Мұндағы іргелі қиындықтар әдетте процестердің кинетикасын сипаттау қажеттілігіне байланысты туындайды, онсыз оларды қарастыру жиі негізделмейді. Сәйкес кинетикалық модельдер нақты реакциялардың стехиометриялық коэффициенттерін V. ескере отырып, реакцияға түсетін заттардың cx ішінара концентрациясы арқылы - айқын түрде химиялық әрекеттесулерді көрсетуді талап етеді.
Стейхиометрия- әрекеттесуші заттар арасындағы сандық байланыстар.
Егер реагенттер қатаң белгіленген мөлшерде химиялық әрекеттесуге түссе және реакция нәтижесінде олардың мөлшерін есептеуге болатын заттар түзілсе, онда мұндай реакциялар деп аталады. стехиометриялық.
Стехиометрия заңдары:
Химиялық қосылыстардың формулаларына дейінгі химиялық теңдеудегі коэффициенттер деп аталады стехиометриялық.
Барлық есептеулер сәйкес химиялық теңдеулерстехиометриялық коэффициенттерді қолдануға негізделген және заттың шамаларын (мольдер санын) табумен байланысты.
Реакция теңдеуіндегі зат мөлшері (моль саны) = сәйкес молекуланың алдындағы коэффициент.
Н А=6,02×10 23 моль -1.
η - өнімнің нақты массасының қатынасы м бтеориялық мүмкін м t, бірлік бөліктерімен немесе пайызбен көрсетіледі.
Реакция өнімдерінің шығымы күйде көрсетілмесе, онда есептеулерде 100%-ға тең (сандық шығым) алынады.
Химиялық реакция теңдеулерін қолданып есептеу схемасы:
- Химиялық реакция теңдеуін жаз.
- Заттардың химиялық формулаларының үстіне белгілі және белгісіз шамаларды өлшем бірліктерімен жазыңдар.
- Белгілі және белгісіз заттардың химиялық формулаларының астына реакция теңдеуінен табылған осы шамалардың сәйкес мәндерін жазыңыз.
- Пропорция құрастыр және шеш.
Мысал.Массасы 24 г магний толық жанғанда түзілетін магний оксидінің массасы мен мөлшерін есептеңдер.
|
Берілген: м(Мг) = 24 г Табу: ν (MgO) м (MgO) |
Шешімі: 1. Химиялық реакция теңдеуін құрайық: 2Mg + O 2 = 2MgO. 2. Заттардың формулалары астында стехиометриялық коэффициенттерге сәйкес келетін заттың мөлшерін (моль санын) көрсетеміз: 2Mg + O2 = 2MgO 2 моль 2 моль 3. Анықтаймыз молярлық массамагний: Магнийдің салыстырмалы атомдық массасы Ar (Mg) = 24. Өйткені молярлық массаның мәні салыстырмалы атомдық немесе молекулалық массаға тең болса, онда М (мг)= 24 г/моль. 4. Шартта көрсетілген заттың массасын пайдаланып, заттың мөлшерін есептейміз:
5. Жоғарыда химиялық формуламагний оксиді MgO, массасы белгісіз, біз орнаттық xмоль, магний формуласынан жоғары Mgоның молярлық массасын жазамыз: 1 моль xмоль 2Mg + O2 = 2MgO 2 моль 2 моль
Пропорцияларды шешу ережелеріне сәйкес:
Магний оксидінің мөлшері ν (MgO)= 1 моль. 7. Магний оксидінің молярлық массасын есептеңдер: М (мг)=24 г/моль, M(O)=16 г/моль. M(MgO)= 24 + 16 = 40 г/моль. Магний оксидінің массасын есептейміз: m (MgO) = ν (MgO) × M (MgO) = 1 моль × 40 г/моль = 40 г. Жауап: ν (MgO) = 1 моль; m (MgO) = 40 г. |
Есептеудегі барлық сандық қатынастар химиялық процестерреакциялардың стехиометриясына негізделген. Мұндай есептеулерде заттың мөлшерін мольмен немесе туынды бірліктермен (кмоль, ммоль және т.б.) көрсету ыңғайлырақ. Моль SI негізгі бірліктерінің бірі болып табылады. Кез келген заттың бір моль оның молекулалық массасына сандық жағынан тең мөлшеріне сәйкес келеді. Сондықтан, бұл жағдайда молекулалық салмақ өлшем бірліктерімен қарастырылуы керек: г/моль, кг/кмоль, кг/моль. Мысалы, азоттың молекулалық массасы 28 г/моль, 28 кг/кмоль, бірақ 0,028 кг/моль.
Заттың массалық және молярлық мөлшерлері белгілі қатынастармен байланысты
N A = m A / M A; m A = N A M A,
мұндағы N A – А компонентінің мөлшері, моль; m A – осы компоненттің массасы, кг;
M A – А компонентінің молекулалық салмағы, кг/моль.
Үздіксіз процестерде А затының ағынын оның мольімен көрсетуге болады
уақыт бірлігіне шамасы
мұндағы W A – А компонентінің молярлық ағыны, моль/с; τ - уақыт, с.
Іс жүзінде қайтымсыз қарапайым реакция үшін, әдетте стехиомет
ric теңдеуі түрінде жазылады
v A A + v B B = v R R + v S S.
Дегенмен, стехиометриялық теңдеуді алгебралық түрде жазу ыңғайлырақ
th, әрекеттесуші заттардың стехиометриялық коэффициенттері теріс, ал реакция өнімдері оң деп есептесек:
Сонда әрбір қарапайым реакция үшін келесі теңдіктерді жаза аламыз:
«0» индексі компоненттің бастапқы мөлшерін білдіреді.
Бұл теңдіктер қарапайым реакцияға арналған құрамдас үшін материалды баланстың келесі теңдеулерін тудырады:
7.1-мысал. Фенолдың циклогексанолға гидрогенизация реакциясы теңдеу бойынша жүреді
C 6 H 5 OH + ZH 2 = C 6 H 11 OH, немесе A + ZV = R.
А компонентінің бастапқы мөлшері 235 кг, ал соңғы мөлшері 18,8 кг болса, түзілген өнім мөлшерін есептеңіз.
Шешуі: Реакцияны түрінде жазайық
R - A - ZV = 0.
Компоненттердің молекулалық массалары: M A = 94 кг/кмоль, М В = 2 кг/кмоль және
M R = 100 кг/кмоль. Сонда реакцияның басындағы және соңындағы фенолдың молярлық мөлшері:
N A 0 = 235/94 = 2,5; N A 0 = 18,8/94 =0,2; n = (0,2 - 2,5)/(-1) = 2,3.
Түзілген циклогексанол мөлшері тең болады
N R = 0 +1∙2,3 = 2,3 кмоль немесе m R = 100∙2,3 = 230 кг.
Реакциялық аппараттардың материалдық және жылулық есептеулері кезінде олардың жүйесіндегі стехиометриялық тәуелсіз реакцияларды анықтау олардың кейбірінің қосындысы немесе айырмасы болып табылатын реакцияларды болдырмау үшін қажет. Бұл бағалауды Грам критерийі арқылы оңай жүргізуге болады.
Қажетсіз есептеулерді болдырмау үшін жүйенің стехиометриялық тәуелділігін бағалау қажет. Осы мақсаттар үшін қажет:
Реакция жүйесінің бастапқы матрицасын ауыстырыңыз;
Бастапқы матрицаны ауыстырылғанға көбейту;
Алынған квадрат матрицаның анықтауышын есептеңіз.
Егер бұл анықтауыш нөлге тең болса, онда реакция жүйесі стехиометриялық тәуелді болады.
7.2-мысал. Бізде реакциялар жүйесі бар:
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.
Бұл жүйе стехиометриялық тәуелді, өйткені үшінші реакция қалған екеуінің қосындысы. Матрица құрайық
Тотығу-тотықсыздану реакцияларының теңдеулерін құру кезінде келесі екі маңызды ережені сақтау қажет:
1-ереже: Кез келген иондық теңдеуде зарядтардың сақталуын сақтау керек. Бұл теңдеудің сол жағындағы барлық зарядтардың қосындысы («сол жақта») теңдеудің оң жағындағы («оң жақта») барлық зарядтардың қосындысымен бірдей болуы керек дегенді білдіреді. Бұл ереже кез келген иондық теңдеулерге қолданылады толық реакциялар, және жартылай реакциялар үшін.
Заряд солдан оңға қарай
2-ереже: Тотығу жартылай реакциясында жоғалған электрондар саны тотықсыздану жартылай реакциясында алынған электрондар санына тең болуы керек. Мысалы, осы бөлімнің басында келтірілген бірінші мысалда (темір мен гидратталған мез иондары арасындағы реакция) тотығу жартылай реакциясында жоғалған электрондар саны екі:
Демек, тотықсыздану жартылай реакциясында алынған электрондар саны да екіге тең болуы керек:
Екі жартылай реакция теңдеулерінен толық тотығу-тотықсыздану реакциясының теңдеуін құру үшін келесі процедураны қолдануға болады:
1. Екі жартылай реакцияның әрқайсысына арналған теңдеулер жоғарыдағы 1-ережені орындау үшін әрбір теңдеудің сол немесе оң жағына электрондардың тиісті саны қосылған жеке теңдестірілген.
2. 2-ереже талап еткендей, бір реакцияда жоғалған электрондар саны екінші жартылай реакцияда алынған электрондар санына тең болатындай екі жартылай реакцияның теңдеулері бір-біріне қарсы теңестіріледі.
3. Тотығу-тотықсыздану реакциясының толық теңдеуін алу үшін екі жартылай реакцияның теңдеулері қосылды. Мысалы, жоғарыдағы екі жарты реакцияның теңдеулерін қосып, алынған теңдеудің сол және оң жақтарынан алып тастау арқылы
электрондардың тең санын табамыз
Төмендегі жартылай реакция теңдеулерін теңестіріп, тотығу-тотықсыздану реакциясының теңдеуін жазайық. сулы ерітіндікез келген темір тұзын қышқыл калий ерітіндісін пайдаланып темір тұзына айналдырады.
1-кезең. Алдымен екі жартылай реакцияның әрқайсысының теңдеуін жеке-жеке теңестірейік. (5) теңдеу үшін бізде бар
Бұл теңдеудің екі жағын теңестіру үшін сол жағына бес электрон қосу керек немесе оң жақтан бірдей электрон санын алып тастау керек. Осыдан кейін біз аламыз
Бұл келесі теңдестірілген теңдеуді жазуға мүмкіндік береді:
Электрондарды теңдеудің сол жағына қосу керек болғандықтан, ол төмендететін жартылай реакцияны сипаттайды.
(6) теңдеу үшін жаза аламыз
Бұл теңдеуді теңестіру үшін оң жаққа бір электрон қосуға болады. Содан кейін