Koefisien stoikiometri. Stoikiometri adalah dasar untuk perhitungan kimia

Ketika menyusun persamaan untuk reaksi redoks, perlu untuk menentukan zat pereduksi, zat pengoksidasi, dan jumlah elektron yang diberikan dan diterima. Ada dua metode untuk menyusun persamaan reaksi redoks:
1) keseimbangan elektronik– berdasarkan penentuan jumlah total elektron yang berpindah dari zat pereduksi ke zat pengoksidasi;
2) keseimbangan ion-elektronik- menyediakan kompilasi terpisah dari persamaan untuk proses oksidasi dan reduksi dengan penjumlahan berikutnya menjadi metode persamaan-setengah reaksi ionik umum. Dalam metode ini, perlu untuk menemukan tidak hanya koefisien untuk zat pereduksi dan zat pengoksidasi, tetapi juga untuk molekul medium. Tergantung pada sifat mediumnya, jumlah elektron yang diterima oleh zat pengoksidasi atau yang hilang oleh zat pereduksi dapat bervariasi.
1) Keseimbangan elektronik - metode untuk menemukan koefisien dalam persamaan reaksi redoks, yang mempertimbangkan pertukaran elektron antara atom unsur yang mengubah keadaan oksidasinya. Jumlah elektron yang disumbangkan oleh zat pereduksi sama dengan jumlah elektron yang diterima oleh zat pengoksidasi.

Persamaan dikompilasi dalam beberapa tahap:

1. Tuliskan skema reaksinya.

KMnO 4 + HCl → KCl + MnCl 2 + Cl 2 + H 2 O

2. Tentukan bilangan oksidasi di atas tanda-tanda unsur yang berubah.

KMn +7 O 4 + HCl -1 → KCl + Mn +2 Cl 2 + Cl 2 0 + H 2 O

3. Alokasikan unsur-unsur yang mengubah derajat oksidasi dan tentukan jumlah elektron yang diperoleh oleh zat pengoksidasi dan dilepaskan oleh zat pereduksi.

Mn +7 + 5ē = Mn +2

2Cl -1 - 2ē \u003d Cl 2 0

4. Samakan jumlah elektron yang diperoleh dan yang disumbangkan, sehingga membentuk koefisien untuk senyawa yang memiliki unsur-unsur yang mengubah keadaan oksidasi.

Mn +7 + 5ē = Mn +2 2

2Cl -1 - 2ē \u003d Cl 2 0 5

––––––––––––––––––––––––

2Mn +7 + 10Cl -1 = 2Mn +2 + 5Cl 2 0

5. Koefisien dipilih untuk semua peserta lain dalam reaksi. Dalam hal ini, 10 molekul HCl berpartisipasi dalam proses reduksi, dan 6 dalam proses pertukaran ion (pengikatan ion kalium dan mangan).

2KMn +7 O 4 + 16HCl -1 = 2KCl + 2Mn +2 Cl 2 + 5Cl 2 0 + 8H 2 O

2) Metode keseimbangan ion-elektron.

1. Tuliskan skema reaksinya.

K 2 SO 3 + KMnO 4 + H 2 SO 4 → K 2 SO 4 + MnSO 4 + H 2 O

2. Tuliskan skema setengah reaksi, menggunakan partikel yang ada (molekul dan ion) dalam larutan. Pada saat yang sama, kami menjumlahkan keseimbangan material, mis. jumlah atom unsur-unsur yang berpartisipasi dalam setengah reaksi di sisi kiri harus sama dengan jumlah mereka di sisi kanan. Bentuk teroksidasi dan tereduksi oksidator dan reduktor sering berbeda dalam kandungan oksigen (bandingkan Cr 2 O 7 2− dan Cr 3+). Oleh karena itu, ketika menyusun persamaan setengah reaksi menggunakan metode keseimbangan ion elektron, persamaan tersebut menyertakan pasangan H + /H 2 O (untuk asam lingkungan) dan OH - / H 2 O (untuk basa lingkungan). Jika selama transisi dari satu bentuk ke bentuk lain, bentuk aslinya (biasanya teroksidasi) kehilangan ion oksidanya (ditunjukkan di bawah dalam tanda kurung siku), yang terakhir, karena tidak ada dalam bentuk bebas, harus dalam asam medium digabungkan dengan kation hidrogen, dan dalam basa medium - dengan molekul air, yang mengarah pada pembentukan molekul air(dalam lingkungan asam) dan ion hidroksida(dalam lingkungan basa):

lingkungan asam+ 2H + = H 2 O contoh: Cr 2 O 7 2− + 14H + = 2Cr 3+ + 7H 2 O
lingkungan basa+ H 2 O \u003d 2 OH - contoh: MnO 4 - + 2H 2 O \u003d MnO 2 + 4OH -

kekurangan oksigen dalam bentuk aslinya (lebih sering dalam bentuk yang dipulihkan) dibandingkan dengan bentuk akhir dikompensasi dengan menambahkan molekul air(di dalam asam lingkungan) atau ion hidroksida(di dalam basa lingkungan):

lingkungan asam H 2 O = + 2H + contoh: SO 3 2- + H 2 O = SO 4 2- + 2H +
lingkungan basa 2 OH - \u003d + H 2 O contoh: SO 3 2- + 2OH - \u003d SO 4 2- + H 2 O

MnO 4 - + 8H + → Mn 2+ + 4H 2 O reduksi

SO 3 2- + H 2 O → SO 4 2- + 2H + oksidasi

3. Kami menjumlahkan keseimbangan elektronik, mengikuti kebutuhan akan persamaan muatan total di bagian kanan dan kiri dari persamaan setengah reaksi.

Dalam contoh di atas, di sisi kanan persamaan setengah reaksi reduksi, muatan total ion adalah +7, di sebelah kiri - +2, yang berarti bahwa lima elektron harus ditambahkan di sisi kanan:

MnO 4 - + 8H + + 5ē → Mn 2+ + 4H 2 O

Dalam persamaan setengah reaksi oksidasi, total muatan di ruas kanan adalah -2, di ruas kiri 0, yang berarti bahwa dua elektron harus dikurangi di ruas kanan:

SO 3 2- + H 2 O - 2ē → SO 4 2- + 2H +

Jadi, dalam kedua persamaan, keseimbangan ion-elektron diterapkan dan dimungkinkan untuk menempatkan tanda sama dengan alih-alih panah di dalamnya:

MnO 4 - + 8H + + 5ē \u003d Mn 2+ + 4H 2 O

SO 3 2- + H 2 O - 2ē \u003d SO 4 2- + 2H +

4. Mengikuti aturan tentang perlunya persamaan jumlah elektron yang diterima oleh oksidator dan dilepaskan oleh reduktor, kita menemukan kelipatan persekutuan terkecil untuk jumlah elektron dalam kedua persamaan (2∙5 = 10).

5. Kami mengalikan dengan koefisien (2.5) dan menjumlahkan kedua persamaan dengan menambahkan bagian kiri dan kanan dari kedua persamaan.

MnO 4 - + 8H + + 5ē \u003d Mn 2+ + 4H 2 O 2

SO 3 2- + H 2 O - 2ē \u003d SO 4 2- + 2H + 5

–––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––

2MnO 4 - + 16H + + 5SO 3 2- + 5H 2 O = 2Mn 2+ + 8H 2 O + 5SO 4 2- + 10H +

2MnO 4 - + 6H + + 5SO 3 2- = 2Mn 2+ + 3H 2 O + 5SO 4 2-

atau dalam bentuk molekul:

5K 2 SO 3 + 2KMnO 4 + 3H 2 SO 4 = 6K 2 SO 4 + 2MnSO 4 + 3H 2 O

Metode ini mempertimbangkan transisi elektron dari satu atom atau ion ke atom atau ion lainnya, dengan mempertimbangkan sifat medium (asam, basa atau netral) tempat reaksi berlangsung. Dalam media asam, dalam persamaan setengah reaksi, untuk menyamakan jumlah atom hidrogen dan oksigen, ion hidrogen H + dan molekul air harus digunakan, dalam satu basa, ion hidroksida OH - dan molekul air. Dengan demikian, dalam produk yang diperoleh, di sisi kanan persamaan elektron-ionik, akan ada ion hidrogen (dan bukan ion hidroksida) dan molekul air (media asam) atau ion hidroksida dan molekul air (media alkali). Jadi, misalnya, persamaan setengah reaksi reduksi ion permanganat dalam media asam tidak dapat disusun dengan adanya ion hidroksida di sisi kanan:

MnO 4 - + 4H 2 O + 5ē \u003d Mn 2+ + 8OH -.

Benar: MnO 4 - + 8H + + 5ē \u003d Mn 2+ + 4H 2 O

Artinya, ketika menulis persamaan elektron-ionik, seseorang harus melanjutkan dari komposisi ion yang benar-benar ada dalam larutan. Selain itu, seperti dalam penyusunan persamaan ion yang disingkat, zat yang sedikit terdisosiasi, kurang larut atau dibebaskan dalam bentuk gas harus ditulis dalam bentuk molekul.

Menyusun persamaan reaksi redoks menggunakan metode setengah reaksi menghasilkan hasil yang sama dengan metode keseimbangan elektron.

Mari kita bandingkan kedua metode tersebut. Keuntungan dari metode setengah reaksi dibandingkan dengan metode keseimbangan elektron adalah: bahwa ia tidak menggunakan ion hipotetis, tetapi yang nyata.

Saat menggunakan metode setengah reaksi, tidak perlu mengetahui keadaan oksidasi atom. Menulis persamaan setengah reaksi ion individu diperlukan untuk memahami proses kimia dalam sel galvanik dan selama elektrolisis. Dengan metode ini, peran lingkungan sebagai partisipan aktif dalam keseluruhan proses terlihat. Akhirnya, ketika menggunakan metode setengah reaksi, tidak perlu mengetahui semua zat yang dihasilkan, mereka muncul dalam persamaan reaksi saat menurunkannya. Oleh karena itu, metode setengah reaksi harus lebih disukai dan digunakan dalam pembuatan persamaan untuk semua reaksi redoks yang terjadi dalam larutan berair.

Dalam metode ini, keadaan oksidasi atom dalam zat awal dan akhir dibandingkan, dipandu oleh aturan: jumlah elektron yang disumbangkan oleh zat pereduksi harus sama dengan jumlah elektron yang terikat pada zat pengoksidasi. Untuk membuat persamaan, Anda perlu mengetahui rumus reaktan dan produk reaksi. Yang terakhir ditentukan baik secara empiris atau berdasarkan sifat-sifat unsur yang diketahui.

Metode keseimbangan ion-elektron lebih fleksibel daripada metode keseimbangan elektron dan memiliki keunggulan yang tidak dapat disangkal dalam pemilihan koefisien dalam banyak reaksi redoks, khususnya, dengan partisipasi senyawa organik, di mana bahkan prosedur untuk menentukan bilangan oksidasi sangat rumit.

Perhatikan, misalnya, proses oksidasi etilen yang terjadi ketika dilewatkan melalui larutan berair kalium permanganat. Akibatnya, etilena dioksidasi menjadi etilen glikol HO-CH2 -CH2 -OH, dan permanganat direduksi menjadi mangan (IV) oksida, selain itu, seperti yang akan terlihat jelas dari persamaan keseimbangan akhir, kalium hidroksida juga terbentuk pada hak:

KMnO 4 + C 2 H 4 + H 2 O → C 2 H 6 O 2 + MnO 2 + KOH

Persamaan setengah reaksi reduksi dan oksidasi:

MnO 4 - + 2H 2 O + 3e \u003d MnO 2 + 4OH - 2 pemulihan

C 2 H 4 + 2OH - - 2e \u003d C 2 H 6 O 2 3 oksidasi

Kami merangkum kedua persamaan, kurangi ion hidroksida yang ada di sisi kiri dan kanan.

Kami mendapatkan persamaan akhir:

2KMnO 4 + 3C 2 H 4 + 4H 2 O → 3C 2 H 6 O 2 + 2MnO 2 + 2KOH

Ketika menggunakan metode keseimbangan ion-elektron untuk menentukan koefisien dalam reaksi yang melibatkan senyawa organik, akan lebih mudah untuk mempertimbangkan keadaan oksidasi atom hidrogen sama dengan +1, oksigen -2, dan menghitung karbon menggunakan keseimbangan muatan positif dan negatif dalam molekul (ion). Jadi, dalam molekul etilen, muatan totalnya adalah nol:

4 (+1) + 2 X \u003d 0,

berarti derajat oksidasi dua atom karbon - (-4), dan satu (X) - (-2).

Demikian pula, dalam molekul etilen glikol C 2 H 6 O 2 kita menemukan keadaan oksidasi karbon (X):

2 X + 2 (-2) + 6 (+1) = 0, X = -1

Dalam beberapa molekul senyawa organik, perhitungan seperti itu menghasilkan nilai fraksional dari keadaan oksidasi karbon, misalnya, untuk molekul aseton (C 3 H 6 O), adalah -4/3. Persamaan elektronik memperkirakan muatan total atom karbon. Dalam molekul aseton, itu adalah -4.

Informasi serupa.

Saat menyusun persamaan untuk reaksi redoks (ORR), perlu untuk menentukan zat pereduksi, zat pengoksidasi, dan jumlah elektron yang diberikan dan yang diterima. Koefisien stoikiometri OVR dipilih baik menggunakan metode keseimbangan elektron atau metode keseimbangan elektron-ion (yang terakhir ini juga disebut metode setengah reaksi). Mari kita lihat beberapa contoh. Sebagai contoh kompilasi persamaan OVR dan pemilihan koefisien stoikiometri, kami menganalisis proses oksidasi besi (II) disulfida (pirit) dengan asam nitrat pekat: Pertama-tama, kami menentukan produk reaksi yang mungkin. Asam nitrat merupakan oksidator kuat, sehingga ion sulfida dapat dioksidasi menjadi bilangan oksidasi maksimum S (H2S04) atau menjadi S (SO2), dan Fe menjadi Fe, sedangkan HN03 dapat direduksi menjadi N0 atau N02 (himpunan produk tertentu ditentukan konsentrasi reagen, suhu, dll). Mari kita pilih opsi berikut yang mungkin: H20 akan berada di sisi kiri atau kanan persamaan, kita belum tahu. Ada dua metode utama untuk memilih koefisien. Mari kita pertama-tama menerapkan metode keseimbangan elektron-ion. Inti dari metode ini adalah dalam dua pernyataan yang sangat sederhana dan sangat penting. Pertama, metode ini mempertimbangkan transisi elektron dari satu partikel ke partikel lain, dengan pertimbangan wajib sifat medium (asam, basa, atau netral). Kedua, ketika menyusun persamaan keseimbangan elektron-ion, hanya partikel-partikel yang dicatat yang benar-benar ada selama OVR tertentu - hanya kation atau annon yang benar-benar ada yang dicatat dalam bentuk ion; Zat yang terdisosiasi buruk, tidak larut atau dibebaskan dalam bentuk gas ditulis dalam bentuk molekul. Ketika menyusun persamaan untuk proses oksidasi dan reduksi, untuk menyamakan jumlah atom hidrogen dan oksigen, seseorang memperkenalkan (tergantung pada mediumnya) baik molekul air dan ion hidrogen (jika medium bersifat asam), atau molekul air dan ion hidroksida (jika media bersifat basa). Pertimbangkan untuk kasus kami setengah reaksi oksidasi. Molekul FeS2 (zat yang sukar larut) diubah menjadi ion Fe3+ (besi nitrat (II) terdisosiasi sempurna menjadi ion) dan ion sulfat S042” (disosiasi H2SO4): Pertimbangkan sekarang setengah reaksi reduksi ion nitrat: Untuk menyamakan oksigen, tambahkan 2 ke molekul air sisi kanan, dan ke kiri - 4 ion H +: Untuk menyamakan muatan ke sisi kiri (muatan +3), tambahkan 3 elektron: Akhirnya, kita memiliki: Mengurangi kedua bagian sebesar 16H + dan 8H20, kita mendapatkan persamaan ion tereduksi akhir dari reaksi redoks: Menambahkan jumlah ion NOJ nH+ yang sesuai ke kedua sisi persamaan, kita menemukan persamaan reaksi molekuler: Harap dicatat bahwa untuk menentukan jumlah elektron yang diberikan dan diterima , kita tidak pernah harus menentukan keadaan oksidasi unsur. Selain itu, kami memperhitungkan pengaruh lingkungan dan "secara otomatis" menentukan bahwa H20 berada di sisi kanan persamaan. Tidak ada keraguan bahwa metode ini memiliki makna kimia yang besar. Metode keseimbangan empiris. Inti dari metode menemukan koefisien stoikiometrik dalam persamaan OVR adalah penentuan wajib dari keadaan oksidasi atom dari unsur-unsur yang terlibat dalam OVR. Dengan menggunakan pendekatan ini, kita kembali menyamakan reaksi (11.1) (di atas kita menerapkan metode setengah reaksi untuk reaksi ini). Proses reduksi dijelaskan secara sederhana: Lebih sulit untuk menyusun skema oksidasi, karena dua elemen dioksidasi sekaligus - Fe dan S. Anda dapat menetapkan keadaan oksidasi besi +2, belerang - 1 dan memperhitungkan bahwa ada adalah dua atom S per atom Fe: Namun, Anda dapat melakukannya tanpa penentuan bilangan oksidasi dan menuliskan skema yang menyerupai skema (11.2): Sisi kanan memiliki muatan +15, sisi kiri memiliki muatan 0, jadi FeS2 harus melepaskan 15 elektron. Kami menuliskan keseimbangan keseluruhan: Kami masih perlu "mencari tahu" persamaan keseimbangan yang dihasilkan - ini menunjukkan bahwa 5 molekul HN03 digunakan untuk mengoksidasi FeS2 dan 3 molekul HNO lainnya diperlukan untuk membentuk Fe(N03)j: Untuk menyamakan hidrogen dan oksigen, ke bagian kanan Anda perlu menambahkan 2 molekul H20: Metode keseimbangan ion elektron lebih fleksibel daripada metode keseimbangan elektron dan memiliki keunggulan yang tidak dapat disangkal dalam pemilihan koefisien di banyak OTS, khususnya, dengan partisipasi senyawa organik, di mana bahkan prosedur untuk menentukan bilangan oksidasi sangat rumit . - Pertimbangkan, misalnya, proses oksidasi etilen, yang terjadi ketika dilewatkan melalui larutan berair kalium permanganat. Akibatnya, etilena dioksidasi menjadi etilen glikol HO - CH2 - CH2 - OH, dan permanganat direduksi menjadi oksida mangan (TV), selain itu, seperti yang akan terlihat jelas dari persamaan keseimbangan akhir, kalium hidroksida juga terbentuk di sebelah kanan. : Setelah membuat pengurangan yang diperlukan dari istilah tersebut, kami menulis persamaan dalam bentuk molekul akhir * Pengaruh medium pada sifat aliran OVR Contoh (11.1) - (11.4) dengan jelas menggambarkan "teknik" menggunakan metode keseimbangan elektron-ion dalam kasus aliran OVR dalam media asam atau basa. Sifat lingkungan mempengaruhi jalannya satu atau lain OVR; untuk "merasakan" pengaruh ini, mari kita pertimbangkan perilaku satu dan oksidator yang sama (KMnO4) di lingkungan yang berbeda. , memulihkan hingga Mn+4 (Mn0j), dan minimum - dalam kekuatan yang terakhir, di mana Shaiyaaapsya naik hingga (mvnganat-nOn Mn042"). Hal ini dijelaskan sebagai berikut. Asam dari garis disosiasi membentuk ion hidroksida ffjO +, yang mempolarisasi kuat ion 4 "MoOH Melemahkan ikatan mangan dengan oksigen (sehingga meningkatkan aksi zat pereduksi) .. Dalam media netral, efek polarisasi molekul air adalah signifikan c-aafep. >"Ion MnO; kurang terpolarisasi. Dalam media yang sangat basa, ion hidroksida “bahkan memperkuat ikatan Mn-O, akibatnya efektivitas zat pereduksi berkurang dan MnO^ hanya menerima satu elektron. Contoh perilaku kalium permanganat dalam media netral diwakili oleh reaksi (11,4). Mari kita juga memberikan satu contoh reaksi yang melibatkan KMnOA dalam media asam dan basa

Untuk setiap zat dalam reaksi, ada jumlah zat berikut:

Jumlah awal zat ke-i (jumlah zat sebelum dimulainya reaksi);

Jumlah akhir zat ke-i (jumlah zat pada akhir reaksi);

Jumlah zat yang bereaksi (untuk zat awal) atau zat yang terbentuk (untuk produk reaksi).

Karena jumlah suatu zat tidak boleh negatif, untuk zat awal

Sejak >.

Untuk produk reaksi >, oleh karena itu, .

Rasio stoikiometri - rasio antara jumlah, massa atau volume (untuk gas) zat yang bereaksi atau produk reaksi, dihitung berdasarkan persamaan reaksi. Perhitungan menggunakan persamaan reaksi didasarkan pada hukum dasar stoikiometri: rasio jumlah zat yang bereaksi atau terbentuk (dalam mol) sama dengan rasio koefisien yang sesuai dalam persamaan reaksi (koefisien stoikiometri).

Untuk reaksi aluminotermik dijelaskan oleh persamaan:

3Fe 3 O 4 + 8Al = 4Al 2 O 3 + 9Fe,

jumlah zat yang bereaksi dan produk reaksi berhubungan sebagai:

Untuk perhitungan, lebih mudah untuk menggunakan rumusan lain dari hukum ini: rasio jumlah zat yang bereaksi atau terbentuk sebagai hasil reaksi dengan koefisien stoikiometrinya adalah konstan untuk reaksi tertentu.

Secara umum, untuk reaksi bentuk

aA + bB = cC + dD,

di mana huruf kecil menunjukkan koefisien dan huruf besar menunjukkan bahan kimia, jumlah reaktan dihubungkan oleh:

Dua suku apa pun dari rasio ini, yang terkait dengan kesetaraan, membentuk proporsi reaksi kimia: misalnya,

Jika massa zat yang terbentuk atau yang bereaksi dari reaksi diketahui untuk reaksi tersebut, maka jumlahnya dapat ditemukan dengan rumus

dan kemudian, dengan menggunakan proporsi reaksi kimia, dapat ditemukan zat-zat sisa reaksi. Suatu zat, berdasarkan massa atau kuantitas yang massa, jumlah atau volume peserta lain dalam reaksi ditemukan, kadang-kadang disebut zat referensi.

Jika massa beberapa reagen diberikan, maka perhitungan massa zat yang tersisa dilakukan sesuai dengan zat yang kekurangan pasokan, yaitu, dikonsumsi sepenuhnya dalam reaksi. Jumlah zat yang sama persis dengan persamaan reaksi tanpa kelebihan atau kekurangan disebut besaran stoikiometri.

Jadi, dalam tugas-tugas yang berkaitan dengan perhitungan stoikiometri, tindakan utama adalah menemukan zat referensi dan menghitung jumlah yang masuk atau terbentuk sebagai hasil reaksi.

Perhitungan jumlah padatan individu

di mana adalah jumlah padatan individu A;

Massa padatan individu A, g;

Massa molar zat A, g/mol.

Perhitungan jumlah mineral alam atau campuran padatan

Biarkan pirit mineral alami diberikan, komponen utamanya adalah FeS 2 . Selain itu, komposisi pirit termasuk pengotor. Kandungan komponen utama atau pengotor dinyatakan dalam persen massa, misalnya .

Jika kandungan komponen utama diketahui, maka

Jika kandungan pengotor diketahui, maka

dimana adalah jumlah individu zat FeS 2, mol;

Massa mineral pirit, g.

Demikian pula, jumlah komponen dalam campuran padatan dihitung jika kandungannya dalam fraksi massa diketahui.

Perhitungan jumlah zat cairan murni

Jika massa diketahui, maka perhitungannya mirip dengan perhitungan untuk suatu benda padat.

Jika volume zat cair diketahui, maka

1. Temukan massa volume cairan ini:

m f = V f s f,

di mana m W adalah massa cairan g;

V W - volume cairan, ml;

c w adalah massa jenis cairan, g/ml.

2. Temukan jumlah mol cairan:

Teknik ini cocok untuk setiap keadaan agregat materi.

Tentukan banyaknya zat H2O dalam 200 ml air.

Solusi: jika suhu tidak ditentukan, maka massa jenis air diasumsikan 1 g / ml, maka:

Hitung jumlah zat terlarut dalam larutan jika konsentrasinya diketahui

Jika fraksi massa zat terlarut, densitas larutan dan volumenya diketahui, maka

m r-ra \u003d V r-ra s r-ra,

di mana m p-ra adalah massa larutan, g;

V p-ra - volume larutan, ml;

dengan r-ra - kerapatan larutan, g / ml.

di mana massa zat terlarut, g;

Fraksi massa zat terlarut, dinyatakan dalam%.

Tentukan banyaknya zat asam nitrat dalam 500 ml larutan asam 10% dengan massa jenis 1,0543 g/ml.

Tentukan massa larutan

m r-ra \u003d V r-ra s r-ra \u003d 500 1,0543 \u003d 527,150 g

Tentukan massa HNO3 murni

Tentukan jumlah mol HNO3

Jika konsentrasi molar zat terlarut dan zat serta volume larutan diketahui, maka

di mana volume larutan, l;

Konsentrasi molar zat ke-i dalam larutan, mol/l.

Perhitungan jumlah zat gas individu

Jika massa zat gas diberikan, maka dihitung dengan rumus (1).

Jika volume yang diukur dalam kondisi normal diberikan, maka menurut rumus (2), jika volume zat gas diukur dalam kondisi lain, maka menurut rumus (3), rumus diberikan pada halaman 6-7.

Yang mempelajari hubungan kuantitatif antara zat yang masuk ke dalam reaksi dan terbentuk selama itu (dari bahasa Yunani lainnya "stechion" - "komposisi unsur", "meitren" - "Saya mengukur").

Stoikiometri adalah yang paling penting untuk perhitungan material dan energi, yang tanpanya mustahil untuk mengatur produksi kimia apa pun. Stoikiometri kimia memungkinkan Anda menghitung jumlah bahan baku yang dibutuhkan untuk produksi tertentu, dengan mempertimbangkan kinerja yang diinginkan dan kemungkinan kerugian. Tidak ada perusahaan yang dapat dibuka tanpa perhitungan awal.

Sedikit sejarah

Kata "stoikiometri" adalah penemuan ahli kimia Jerman Jeremy Benjamin Richter, yang diusulkan olehnya dalam bukunya, di mana gagasan tentang kemungkinan perhitungan menggunakan persamaan kimia pertama kali dijelaskan. Belakangan, gagasan Richter mendapat pembenaran teoretis dengan ditemukannya hukum Avogadro (1811), hukum Gay-Lussac (1802), hukum komposisi tetap (JL Proust, 1808), rasio berganda (J. Dalton, 1803), dan perkembangan teori atom dan molekul. Sekarang hukum-hukum ini, serta hukum yang setara, yang dirumuskan oleh Richter sendiri, disebut hukum stoikiometri.

Konsep "stoikiometri" digunakan dalam kaitannya dengan zat dan reaksi kimia.

Persamaan Stoikiometri

Reaksi stoikiometri - reaksi di mana zat awal berinteraksi dalam rasio tertentu, dan jumlah produk sesuai dengan perhitungan teoretis.

Persamaan stoikiometri adalah persamaan yang menggambarkan reaksi stoikiometri.

Persamaan stoikiometri) menunjukkan hubungan kuantitatif antara semua peserta dalam reaksi, dinyatakan dalam mol.

Sebagian besar reaksi anorganik bersifat stoikiometri. Misalnya, tiga reaksi berturut-turut untuk menghasilkan asam sulfat dari belerang adalah stoikiometri.

S + O 2 → SO 2

SO2 + O2 → SO3

SO 3 + H 2 O → H 2 SO 4

Perhitungan menggunakan persamaan reaksi ini dapat menentukan berapa banyak setiap zat yang perlu diambil untuk mendapatkan sejumlah asam sulfat.

Sebagian besar reaksi organik bersifat non-stoikiometri. Misalnya, persamaan reaksi untuk pemecahan etana terlihat seperti ini:

C 2 H 6 → C 2 H 4 + H 2 .

Namun, pada kenyataannya, selama reaksi, jumlah produk sampingan yang berbeda akan selalu diperoleh - asetilena, metana, dan lainnya, yang tidak dapat dihitung secara teoritis. Beberapa reaksi anorganik juga menentang perhitungan. Misalnya, amonium nitrat:

NH 4 NO 3 → N 2 O + 2H 2 O.

Ini terjadi dalam beberapa arah, jadi tidak mungkin untuk menentukan berapa banyak bahan awal yang perlu diambil untuk mendapatkan sejumlah oksida nitrat (I).

Stoikiometri adalah dasar teoretis dari produksi kimia

Semua reaksi yang digunakan dalam atau dalam produksi harus stoikiometrik, yaitu tunduk pada perhitungan yang akurat. Akankah pabrik atau pabrik itu menguntungkan? Stoikiometri memungkinkan Anda untuk mengetahuinya.

Berdasarkan persamaan stoikiometrik, keseimbangan teoritis dibuat. Penting untuk menentukan berapa banyak bahan awal yang diperlukan untuk mendapatkan jumlah produk yang diinginkan. Selanjutnya, eksperimen operasional dilakukan, yang akan menunjukkan konsumsi nyata bahan awal dan hasil produk. Perbedaan antara perhitungan teoretis dan data praktis memungkinkan Anda untuk mengoptimalkan produksi dan mengevaluasi efisiensi ekonomi perusahaan di masa depan. Perhitungan stoikiometri juga memungkinkan untuk mengkompilasi keseimbangan panas dari proses untuk memilih peralatan, menentukan massa produk sampingan yang terbentuk yang perlu dihilangkan, dan seterusnya.

zat stoikiometri

Menurut hukum komposisi keteguhan yang dikemukakan oleh J.L. Proust, bahan kimia apa pun memiliki komposisi konstan, terlepas dari metode persiapannya. Ini berarti bahwa, misalnya, dalam molekul asam sulfat H 2 SO 4, terlepas dari metode yang diperoleh, akan selalu ada satu atom belerang dan empat atom oksigen per dua atom hidrogen. Semua zat yang memiliki struktur molekul adalah stoikiometri.

Namun, zat tersebar luas di alam, komposisinya mungkin berbeda tergantung pada metode persiapan atau sumber asalnya. Sebagian besar dari mereka adalah zat kristal. Seseorang bahkan dapat mengatakan bahwa untuk padatan, stoikiometri adalah pengecualian daripada aturan.

Misalnya, pertimbangkan komposisi titanium karbida dan oksida yang dipelajari dengan baik. Dalam titanium oksida TiO x X=0,7-1,3, yaitu dari 0,7 hingga 1,3 atom oksigen per atom titanium, dalam karbida TiC x X=0,6-1,0.

Sifat nonstoikiometri padatan dijelaskan oleh cacat interstisial pada node kisi kristal atau, sebaliknya, dengan munculnya kekosongan pada node. Zat tersebut termasuk oksida, silisida, borida, karbida, fosfida, nitrida dan zat anorganik lainnya, serta zat organik bermolekul tinggi.

Dan meskipun bukti keberadaan senyawa dengan komposisi variabel disajikan hanya pada awal abad ke-20 oleh I.S. Kurnakov, zat tersebut sering disebut berthollides dengan nama ilmuwan K.L. Berthollet, yang menyarankan bahwa komposisi zat berubah.