Sztöchiometria

A sztöchiometria ( más görög szóból στοιχεῖον "elem" + μετρέω "mérték") olyan törvények, szabályok és kifejezések rendszere , amelyek alátámasztják az anyagok összetételének és mennyiségi [relatív] arányának kiszámítását az anyagok tömegei ( gáztérfogata ) között. . A sztöchiometria magában foglalja a kémiai képletek megtalálását, kémiai reakcióegyenletek felállítását , a preparatív kémiában és a kémiai elemzésben használt számításokat [1] [2] [3] .

Etimológia

A "sztöchiometria" kifejezést I. Richter vezette be a "The Beginnings of Stoichiometry, or the Art of Measuring Chemical Elements" című könyvében (JB Richter. Anfangsgründe der Stöchyometrie oder Meßkunst chymischer Elemente . Erster, Zweyter. Theild Hirschbergla , 1792-93), az eredményeket összefoglalva meghatározzák a savak és bázisok tömegét a sók képződésében [4] .

A kifejezés az ókori görög sztoicheon (στοιχεῖον - "elem") és a metron (μέτρον - "mérés") szavakból származik. A "sztöchiometria" szót Nicephorus konstantinápolyi pátriárka használta a kanonikus Újszövetség és néhány apokrif sorszámának jelölésére .

Definíció

A sztöchiometria fogalma kémiai vegyületekre és kémiai reakciókra egyaránt vonatkozik. Azokat az arányokat, amelyekben a sztöchiometria törvényei szerint az anyagok reakcióba lépnek, sztöchiometrikusnak nevezzük , és az ezeknek a törvényeknek megfelelő vegyületeket is. A sztöchiometrikus vegyületekben a kémiai elemek szigorúan meghatározott arányban vannak jelen (állandó sztöchiometrikus összetételű vegyületek, ezek is daltonidok ). A sztöchiometrikus vegyületek példája a víz H 2 O, a szacharóz C 12 H 22 O 11 és szinte minden más szerves , valamint sok szervetlen vegyület .

Ugyanakkor számos szervetlen vegyület különböző okokból változó összetételű lehet ( berthollidok ). Azokat az anyagokat, amelyeknél a sztöchiometria törvényeitől eltéréseket figyelnek meg, nem sztöchiometrikusnak nevezzük [1] . Így a titán(II)-oxid változó összetételű [5] , amelyben egy titánatom 0,65-1,25 oxigénatomot tartalmazhat. Nátrium- volframbronz [6] (az oxidbronzokhoz rokon , nátrium-volframát ) a nátrium eltávolításakor a színe aranysárgáról (NaWO 3 ) sötétkék-zöldre (NaO • 3WO 3 ) változik, áthaladva a közbenső vörösen és lilán színek [7] . És még a nátrium-kloridnak is lehet nem sztöchiometrikus összetétele, és fémfelesleggel kék színt kaphat [8] . A kondenzált fázisok esetében a sztöchiometria törvényeitől való eltérések figyelhetők meg, és szilárd oldatok képződésével ( kristályos anyagok esetén), a reakciókomponens feleslegének folyadékban való feloldódásával vagy a kapott vegyület termikus disszociációjával (folyékony fázisban) kapcsolódnak. , az olvadékban ).

Ha a kiindulási anyagok szigorúan meghatározott arányban lépnek kémiai kölcsönhatásba, és a reakció eredményeként olyan termékek keletkeznek, amelyek mennyisége pontosan kiszámítható, akkor az ilyen reakciókat sztöchiometrikusnak, az őket leíró kémiai egyenleteket sztöchiometrikus  egyenleteknek nevezzük . . A különböző vegyületek relatív molekulatömegének ismeretében kiszámítható, hogy ezek a vegyületek milyen arányban reagálnak. Az anyagok közötti mólarányok - a reakcióban résztvevők mutatják az együtthatókat, amelyeket sztöchiometrikusnak neveznek (egyben a kémiai egyenletek együtthatói, a kémiai reakciók egyenleteinek együtthatói is) [9] [10] . Ha az anyagok 1:1 arányban reagálnak, akkor sztöchiometrikus mennyiségeiket ekvimolárisnak nevezzük .

A sztöchiometria a tömegmegmaradás törvényein , az egyenértékeken , Avogadro , Gay-Lussac törvényén , az összetétel állandóságának törvényén , a többszörös arányok törvényén alapul . A sztöchiometria törvényeinek felfedezése szigorúan véve a kémia mint egzakt tudomány kezdetét jelentette. A sztöchiometriai szabályok a reakciók kémiai egyenleteivel kapcsolatos minden számítás alapját képezik, és az analitikai és preparatív kémiában, a kémiai technológiában és a kohászatban használatosak .

A sztöchiometria törvényeit alkalmazzuk az anyagok képleteivel kapcsolatos számításoknál és a reakciótermékek elméletileg lehetséges hozamának megállapításánál. Tekintsük a termit keverék égési reakcióját :

Fe 2 O 3 + 2Al → Al 2 O 3 + 2Fe.

Hány gramm alumíniumra van szükségünk a reakció befejezéséhez 85,0 gramm vas ( III)-oxiddal?

Tehát ahhoz, hogy a reakciót 85,0 gramm vas -oxiddal (III) végezzük, 28,7 gramm alumíniumra van szükség .

Lásd még

Jegyzetek

  1. ↑ 1 2 Chemical Encyclopedia, 4. évf., 1995 , p. 437.
  2. ↑ TSB, 1. kiadás, 52. kötet, 1947 , p. 885.
  3. ↑ TSB, 2. kiadás, 40. kötet, 1957 , p. 641.
  4. ↑ Richter, JB Anfangsgründe der Stöchyometrie oder Meßkunst chymischer Elemente  : [ német. ] . - Breslau és Hirschberg, (Németország): Johann Friedrich Korn der Aeltere, 1792. - Vol. köt. 1. - 121. o.. Archiválva : 2022. január 7. a Wayback Machine -nál
  5. ↑ Remy G., Inorganic Chemistry kurzus, 2. kötet, 1966 , p. 73.
  6. ↑ Chemical encyclopedia, 1. kötet, 1988 , p. 321.
  7. ↑ Ripan R., Chetyanu I., Inorganic Chemistry, 2. kötet, 1972 , p. 378.
  8. ↑ Nekrasov, 2. kötet, 1973 , p. 232.
  9. ↑ A kémiai termodinamikában a kiindulási anyagok (reagensek) sztöchiometrikus együtthatói negatívnak számítanak.
  10. ↑ Nijmeh, József; Tye, Mark Sztöchiometria és kiegyensúlyozó reakciók . LibreTexts (2013. október 2.). Letöltve: 2021. május 5. Az eredetiből archiválva : 2021. április 22.

Irodalom