استوکیومتری

استوکیومتری روشی برای حل مسائل شیمی است که بین مقادیر مواد، روابط کمی برقرار می‏‌کند. یا ساده‌تر، دانشی كه كمک می‌كند تا شیمیدان‌ها و مهندسان در آزمایشگاه و صنعت با بهره گیری از آن، مشخص كنند كه برای تولید مقدار معینی از یک فرآورده به چه مقدار از هر واكنش دهنده نیاز است.

کسرهای موجود در استوکیومتری واکنش از روی ضرایب مواد شرکت کننده در یک معادله موازنه شده (ضرایب استوکیومتری) نوشته می‌شوند. این کسر ها غیر واحد هستند؛ زیرا صورت و مخرج کسر، دو ماده مختلف را نشان می‌دهد.

به هر یک از ضرایب مواد شركت كننده در یك معادلۀ موازنه شده، ضریب استوكیومتری می‌گویند.

عامل تبدیل × داده‌ی مسئله = خواسته‌ی مسئله

داده‌ی مسئله همواره عددی با یکای ساده و عامل تبدیل اعدادی که یکای مرکب دارند.

عامل های تبدیل عبارتند از: عدد آوگادرو، جرم مولی، حجم مولی و...

یکای خواسته شده مسئله باید با یکای بدست آمده از حاصلضرب داده‌ی مسئله در عامل تبدیل یکی شود.

در این شبیه ساز این تبدیلات را باید بدانیم:

1. مولی ـ مولی
2. جرمی ـ مولی
3. جرمی ـ جرمی
4. حجمی ـ مولی
5. حجمی ـ جرمی
6. حجمی ـ حجمی

مثال در واکنش:

$Fe_{2}O_{3(s)}+3Co_{(g)}\to 2Fe_{(s)}+3Co_{2(g)}$

کسرهای تبدیل مول-مول به صورت زیر نوشته می شود:

(تذکر: به تعداد n شرکت کننده در واکنش، $(n-1)!$ کسر تبدیل می‌توان نوشت.)

$\frac{1mol Fe_{2}O_{3}}{2mol Fe},\frac{1mol Fe_{2}O_{3}}{3mol Co}, \frac{1mol Fe_{2}O_{3}}{3mol Co_{2}}$

$\frac{3mol Co}{2mol Fe},\frac{3mol Co}{3mol Co}, \frac{2mol Fe}{3mol Co_{2}}$

کسرهای تبدیل مول-گرم به صورت زیر نوشته می شود:

$\frac{1mol Fe_{2}O_{3}}{159.7g Fe_{2}O_{3}}, \frac{1mol Co}{28.01g Co}, \frac{1mol Co_{2}}{44.01g Co_{2}}, \frac{1mol Fe}{55.85g Fe}$

کسرتبدیل مول-تعداد به صورت زیر نوشته می شود:

$\frac{1mol Co_{2}}{6.02\times 10^{23}ذره Co_{2}} , \frac{1mol Fe_{2}O_{3}}{6.02\times 10^{23}ذره Fe_{2}O_{3}}$

کسرتبدیل مول-حجم مولی به صورت زیر نوشته می شود:

$\frac{1mol Co_{2}}{22.4Lit Co_{2}}$

نکته: عامل تبدیل با توجه به یکای به کار برده شده در مسئله قابل جایگزینی است.

نحوه کار با شبیه ساز

با ورود به شبیه ساز در قسمت بالا و چپ شما می توانید با کلیک بر روی معادله جدید، یک واکنش شیمیایی را که به صورت موازنه شده است، انتخاب نمایید. خود شبیه ساز چندین سوال با توجه به این واکنش مطرح کرده که با هر بار کلیک بر روی بخش سوال جدید، ظاهر می شود. یک واکنش و یک سوال را به دلخواه خود انتخاب کرده و حل کنید.

چندین کسر تبدیل در قسمت راست شما نمایان هست، داده مسئله هم در پایین صفحه دیده می شود، کسر تبدیل مناسب را انتخاب نموده و با کشیدن کنار داده مسئله قرار دهید. کسرها را طوری انتخاب کنید تا به یکای خواسته مسئله برسید ممکن است کسر مورد نظر شما به صورت وارونه در داخل بخش حل قرار گرفته باشد، سریع با کلیک بر روی معکوس کردن کسر، کسر تبدیل را تصحیح کنید. با کلیک بر روی نمایش یکا، متوجه می شوید کسر منتخب شما صحیح بوده؛ در نهایت خانه نمایش نتیجه عددی ظاهر می شود و با کلیک بر روی آن جواب دقیق رویت می شود.

پس از حل می توانید با کلیک بر روی سوال جدید، مسئله دیگری مربوط به این واکنش را انتخاب و حل نمایید. با کلیک بر روی معادله جدید، واکنش جدیدی با سوالات جدید و متنوع برای شما ظاهر می گردد. با کلیک بر روی بازنشانی آنچه حل نمودید، بطور کامل پاک می شود.

سوالات:

۱-چند لیتر گاز هیدروژن($H_{2}$) از تجزیه 51.196 گرم گاز هیدروژن یدید ($Hi$) تولید می شود؟

۲-وقتی 23.436 گرم بنزن ($C_{6}H_{6}$) به طور کامل با اکسیژن اضافی واکنش داده شود، چند مولکول آب ($H_{2}O$) تولید می شود؟

۳-چه حجمی از گاز کربن دی اکسید ($CO_{2}$) با افزودن 15.97گرم آهن (III) اکسید ($Fe_{2}O_{3}$) به مقدار اضافی گاز کربن مونواکسید تولید می شود؟

(توجه: برای حل مسائل، از داده ها و واکنش های داخل شبیه ساز استفاده نمایید.)