Ana içerik

Konu: Kimya Kütüphanesi > Ünite 5

Ders 2: Stokiyometri (Orantılar Hesabı)

Stokiyometri (Orantılar Hesabı)

Giriş

Denkleştirilmiş bir kimyasal denklem, parça çikolatalı kurabiye tarifine benzer. İstediğimiz ürünü yani çikolatalı kurabiyeyi elde etmek için hangi tepkimeye giren maddeleri yani malzemeleri kullanmamız gerektiğini bize söyler. Ek olarak, örneğin tek bir tepsi kurabiye için bir kap un gereklidir gibi, tepkimeye giren maddeler ile ürünler arasındaki sayısal ilişkiyi de içerir.

Bu sayısal ilişkiler, tepkime stokiyometrisi olarak adlandırılır. Stokiyometri kelimesi, Yunancada element anlamına gelen stoicheion ve ölçüm anlamına gelen metron kelimelerinden türetilmiştir. Bu makalede, kimyasal denklemlerdeki stokiyometrik ilişkileri kullanarak, tepkimelerde kullanılan ya da üretilen maddelerin miktarlarını nasıl bulabileceğimizi öğreneceğiz.

Denk (dengelenmiş) denklemler ve mol oranları

Stokiyometrik ilişkilerden yaygın olarak kullanılan bir tanesi mol oranıdır. Mol oranı, kimyasal tepkimelerdeki herhangi iki maddenin mol sayıları arasındaki ilişkiyi verir. Bir madde çiftinin mol oranını yazmak için, denkleştirilmiş kimyasal denklemde her bir türün önündeki katsayıları kullanabiliriz. Örnek olarak, demir(III) oksit ve alüminyum metali arasındaki tepkimeyi ele alalım:

{Fe}_{2} O_{3} (s) + 2 Al (s) \to 2 Fe (l) + {Al}_{2} O_{3} (s)

Tepkimedeki katsayıları incelediğimizde,

1

mol

Fe_{2} O_{3}

'ün

2

mol

Al

ile tepkimeye girmesi sonucu,

2

mol

Fe

1

mol

Al_{2} O_{3}

ortaya çıktığını görüyoruz. Buna dayanarak,

Fe_{2} O_{3}

ile

Al

arasındaki ilişkiyi aşağıdaki mol oranı ile gösterebiliriz:

1 {mol Fe}_{2} O_{3} : 2 mol Al

Bu oranı kullanarak, belirli bir miktardaki

{Fe}_{2} O_{3}

'ün tamamının kullanılması için kaç mol

Al

gerektiğini ya da bunun tam tersini hesaplayabiliriz. Mol oranları, genel olarak kimyasal tepkimeye katılan iki maddenin miktarları arasında geçiş yapmak için kullanılabilir. Her şeyin iyice anlaşıldığından emin olmak için tepkimeye giren maddelerin miktarları arasında geçiş yapacağımız bir örnek üzerinden ilerlemek ister misiniz?

Örnek: Tepkimeye giren maddelerden birinin kütlesini hesaplamak için mol oranlarının kullanılması

Aşağıdaki, denk olmayan denklemi ele alalım:

NaOH (a q) + H_{2} SO_{4} (a q) \to H_{2} O (l) + Na_{2} SO_{4} (a q)

$3, 10$ ‍ gram $H_{2} SO_{4}$ ‍'ün tamamının kullanılması için kaç gram $NaOH$ ‍ gereklidir?

Her zamanki gibi ilk olarak, denklemimizi denkleştirmeliyiz! Tepkimeye girenler tarafında

1

Na

atomu ve

3

H

atomu, ürünler tarafında ise

2

Na

atomu ve

2

H

atomu olduğuna göre, denklemi denkleştirmek için

NaOH

'ın önüne

2

(bu şekilde, denklemin iki tarafında da

2

Na

atomu elde etmiş olacağız),

H_{2} O

'nun önüne de

2

(bu şekilde, denklemin iki tarafında da

6

O

atomu

4

H

atomu elde etmiş olacağız) koyabiliriz. Bunu yapınca, aşağıdaki denk (dengelenmiş) denklemi elde ederiz:

2 NaOH (a q) + H_{2} SO_{4} (a q) \to 2 H_{2} O (l) + Na_{2} SO_{4} (a q)

Denk denklemi bulduğumuza göre, sıra sorunun cevabını bulmaya geldi. Küçük bir hatırlatma: bizden

3, 10

gram

H_{2} SO_{4}

'ün tamamının kullanılması için gerekli olan

NaOH

kütlesini istiyorlardı. Bu stokiyometri problemini şu adımları izleyerek çözebiliriz:

Birinci adım: Tepkimeye giren maddelerin bilinen kütlelerini mole çevirin

H_{2} SO_{4}

NaOH

miktarlarını, mol oranı kullanarak ilişkilendirmek için, ilk olarak elimizde kaç mol

H_{2} SO_{4}

olduğunu bulmamız gerekiyor.

H_{2} SO_{4}

'ün mol kütlesini (

98, 08 g / mol

) kullanarak,

3, 10

gram

H_{2} SO_{4}

'ün kaç mol olduğunu bulabiliriz.

3, 10 {g H}_{2} {SO}_{4} \times \frac{1 {mol H}_{2} {SO}_{4}}{98, 08 {g H}_{2} {SO}_{4}} = 3, 16 \times 10^{- 2} {mol H}_{2} {SO}_{4}

İkinci adım: Tepkimeye giren diğer maddeden kaç mol olduğunu bulmak için mol oranını kullanın

Şu an, elimizde kaç mol

H_{2} SO_{4}

olduğunu biliyoruz. Uygun mol oranını kullanarak,

H_{2} SO_{4}

'ün mol sayısından

NaOH

'ın mol sayısına geçiş yapabiliriz. Denk kimyasal denklemin katsayılarına göre, her

1

mol

H_{2} SO_{4}

için

2

mol

NaOH

gerekli olduğunu biliyoruz. O halde mol oranını aşağıdaki gibi ifade etmek mümkündür:

\frac{2 mol NaOH}{1 {mol H}_{2} {SO}_{4}}

H_{2} SO_{4}

'ün mol sayısını bu faktörle çarptığımızda, gerekli olan

NaOH

'ın mol sayısını bulabiliriz:

3, 16 \times 10^{- 2} {mol H}_{2} {SO}_{4} \times \frac{2 mol NaOH}{1 {mol H}_{2} {SO}_{4}} = 6, 32 \times 10^{- 2} mol NaOH

Mol oranını,

H_{2} SO_{4}

'ün mol sayısı birbirini götürecek şekilde yazdığımıza dikkatinizi çekmek istiyoruz. Bu sayede, son birim olarak

NaOH

'ın mol sayısını elde edebildik. Hesaplamaları daha kolay hale getirmek için birimlerin sayı olarak nasıl değerlendirilebileceğini öğrenmek isterseniz boyutsal analiz ile ilgili bu videomuzu izleyebilirsiniz.

Üçüncü adım: Tepkimeye giren diğer maddenin mol sayısından kütlesini bulun

Bizden,

NaOH

'ın gram cinsinden kütlesini istemişlerdi. Bunun için, on olarak,

6, 32 \times 10^{- 2}

mol

NaOH

'ın kaç gram olduğunu hesapamamız lazım. Bunun için de,

NaOH

'ın mol kütlesini (

40, 00 g / mol

) kullanacağız:

6, 32 \times 10^{- 2} mol NaOH \times \frac{40, 00 g NaOH}{1 mol NaOH} = 2, 53 g NaOH

Bu tepkimede, $3, 10$ ‍ gram $H_{2} SO_{4}$ ‍'ün tamamının kullanılması için $2, 53 g$ ‍ $NaOH$ ‍ gereklidir.

Kısayol: Tüm bu adımları (toplamda üç tane var), aşağıdaki gibi tek bir hesaplama olarak da yapabilirdik:

\begin{aligned} \underset{⏟}{3, 10 {g H}_{2} {SO}_{4} \times \frac{1 {mol H}_{2} {SO}_{4}}{98, 08 {g H}_{2} {SO}_{4}}} \times \underset{⏟}{\frac{2 mol NaOH}{1 {mol H}_{2} {SO}_{4}}} \times \underset{⏟}{\frac{40, 00 g NaOH}{1 mol NaOH}} = 2, 53 g NaOH \\ 1. Adım 2. Adım 3. Adım \\ H_{2} {SO}_{4} ’ün mol sayısını bul mol oranını kullan kaç gr NaOH gerektiğini bul \end{aligned}

Bu yolu kullanacaksanız, birimler konusunda çok ama çok dikkatli olmalısınız!

Özet

Denkleştirilmiş bir kimyasal denklem bize, kimyasal değişime uğrayan her bir tür arasındaki sayısal ilişkiyi verir. Bu sayısal ilişkileri kullanarak, mol oranlarını yazar ve böylelikle de belirli bir kimyasal tepkimedeki tepkimeye giren maddeler ve ürünlerin miktarları arasında geçiş yapabilir yani stokiyometri problemlerini çözebiliriz!

Yaygın olarak kullanılan farklı stokiyometri hesaplamaları için sınırlayıcı madde ve yüzdelik verim konusunda hazırladığımız bu diziye göz atın!

Bu makale, aşağıdaki makalelerden uyarlanmıştır:

"Kimyasal Tepkimeler", UC Davis ChemWiki, CC-BY-NC-SA 3,0
"Stokiyometri ve Denklemlerin Denkleştirilmesi", UC Davis ChemWiki, CC-BY-NC-SA 3,0
"Tepkime Stokiyometrisi" Boundless Chemistry, CC BY-SA 4.0

Uyarlama yapılan makale CC BY-NC-SA 4.0 lisanslıdır.

Ek referanslar:

Zumdahl, S. S., and Zumdahl, S. A. (2014). Stoichiometric Calculations: Amounts of Reactants and Products. In Chemistry (9th ed., pp. 108–114). Belmont, CA: Brooks/Cole.

Tartışmaya katılmak ister misiniz?

Giriş Yap

Sıralama ölçütü:

Henüz gönderi yok.

İngilizce biliyor musunuz? Khan Academy'nin İngilizce sitesinde neler olduğunu görmek için buraya tıklayın.