Stökiometri

Stökiometri (från annan grekisk στοιχεῖον "grundämne" + μετρέω "mått") är ett system av lagar, regler och termer som underbygger beräkningar av ämnens sammansättning och kvantitativa [relativa] förhållanden mellan massor ( volymer av reaktioner för ämnen i gaser ) . Stökiometri inkluderar att hitta kemiska formler , upprätta ekvationer av kemiska reaktioner , beräkningar som används i preparativ kemi och kemisk analys [1] [2] [3] .

Etymologi

Termen "stökiometri" introducerades av I. Richter i boken "The Beginnings of Stoichiometri, or the Art of Measuring Chemical Elements" (JB Richter. Anfangsgründe der Stöchyometrie oder Meßkunst chymischer Elemente . Erster, Zweyter und Dritter Theil. Breßlau und Hirschberg , 1792-93), som sammanfattar resultaten av deras definitioner av massorna av syror och baser vid bildningen av salter [4] .

Termen kommer från de antika grekiska orden stoicheon (στοιχεῖον - "element") och metron (μέτρον - "mått"). Ordet "stökiometri" användes av patriark Nicephorus av Konstantinopel för att beteckna antalet rader i det kanoniska Nya testamentet och några apokryfer.

Definition

Begreppet stökiometri avser både kemiska föreningar och kemiska reaktioner. De förhållanden i vilka, enligt stökiometrins lagar, ämnen reagerar kallas stökiometriska , och de föreningar som motsvarar dessa lagar kallas också. I stökiometriska föreningar finns kemiska element i strikt definierade förhållanden (föreningar med konstant stökiometrisk sammansättning, de är också daltonider ). Ett exempel på stökiometriska föreningar är vatten H 2 O, sackaros C 12 H 22 O 11 och nästan alla andra organiska , såväl som många oorganiska föreningar .

Samtidigt kan många oorganiska föreningar av olika anledningar ha en varierande sammansättning ( berthollider ). Ämnen för vilka avvikelser från stökiometrins lagar observeras kallas icke-stökiometriska [1] . Sålunda har titan(II)oxid en variabel sammansättning [5] , i vilken en titanatom kan ha från 0,65 till 1,25 syreatomer. Natriumvolframbrons [6] (relaterat till oxidbrons , natriumvolframat ) när natrium avlägsnas från det, ändrar sin färg från guldgul (NaWO 3 ) till mörkblågrön (NaO • 3WO 3 ), och passerar genom mellanröd och lila färger [7] . Och även natriumklorid kan ha en icke-stökiometrisk sammansättning och få en blå färg med ett överskott av metall [8] . Avvikelser från stökiometrilagarna observeras för kondenserade faser och är förknippade med bildningen av fasta lösningar (för kristallina ämnen), med upplösningen av en överskottsreaktionskomponent i en vätska eller termisk dissociation av den resulterande föreningen (i flytande fasen). , i smältan ).

Om de initiala ämnena går in i kemisk interaktion i strikt definierade proportioner och som ett resultat av reaktionsprodukterna bildas, vars mängd kan beräknas exakt, kallas sådana reaktioner stökiometriska, och de kemiska ekvationerna som beskriver dem  kallas stökiometriska ekvationer . Genom att känna till de relativa molekylvikterna för olika föreningar är det möjligt att beräkna i vilka proportioner dessa föreningar kommer att reagera. Molära förhållanden mellan ämnen - deltagare i reaktionen visar koefficienterna, som kallas stökiometriska (de är också koefficienterna för kemiska ekvationer, de är också koefficienterna för ekvationerna för kemiska reaktioner) [9] [10] . Om ämnen reagerar i förhållandet 1: 1, kallas deras stökiometriska kvantiteter ekvimolära .

Stökiometri är baserad på lagarna för bevarande av massa , ekvivalenter , lagen om Avogadro , Gay-Lussac , lagen om sammansättningsbeständighet , lagen om multipla förhållanden . Upptäckten av stökiometrins lagar markerade strängt taget början på kemin som en exakt vetenskap. Reglerna för stökiometri ligger till grund för alla beräkningar relaterade till reaktionernas kemiska ekvationer och används inom analytisk och preparativ kemi, kemisk teknik och metallurgi .

Stökiometrins lagar används i beräkningar relaterade till ämnens formler och för att hitta det teoretiskt möjliga utbytet av reaktionsprodukter. Tänk på förbränningsreaktionen hos termitblandningen :

Fe2O3 + 2Al → Al2O3 + 2Fe . _

Hur många gram aluminium behöver vi för att slutföra reaktionen med 85,0 gram järn ( III)oxid?

För att utföra reaktionen med 85,0 gram järnoxid ( III) behövs 28,7 gram aluminium .

Se även

Anteckningar

  1. ↑ 1 2 Chemical encyclopedia, vol. 4, 1995 , sid. 437.
  2. ↑ TSB, 1:a upplagan, volym 52, 1947 , sid. 885.
  3. ↑ TSB, 2:a upplagan, volym 40, 1957 , sid. 641.
  4. ↑ Richter, JB Anfangsgründe der Stöchyometrie oder Meßkunst chymischer Elemente  : [ Tyska. ] . - Breslau och Hirschberg, (Tyskland): Johann Friedrich Korn der Aeltere, 1792. - Vol. vol. 1. - S. 121. Arkiverad 7 januari 2022 på Wayback Machine
  5. ↑ Remy G., Course of Inorganic Chemistry, volym 2, 1966 , sid. 73.
  6. ↑ Chemical encyclopedia, vol. 1, 1988 , sid. 321.
  7. ↑ Ripan R., Chetyanu I., Inorganic Chemistry, volym 2, 1972 , sid. 378.
  8. ↑ Nekrasov, volym 2, 1973 , sid. 232.
  9. ↑ Inom kemisk termodynamik anses de stökiometriska koefficienterna för utgångsmaterialen (reagenserna) vara negativa
  10. ↑ Nijmeh, Joseph; Tye, Mark Stökiometri och balanseringsreaktioner . LibreTexts (2 oktober 2013). Hämtad 5 maj 2021. Arkiverad från originalet 22 april 2021.

Litteratur