Стехиометрия

Стехиометрия (грек. στοιχεῖον «элемент» + μετρέω «өлшеу») - заттардың арасындағы массалық және көлемдік қатынастарды қарастыратын химияның бөлімі.

Стехиометриялық мөлшер — химиялық реакция теңдеуі немесе формула бойынша заттың теориялық қажетті мөлшерін білдіреді. Яғни, ол реакциядағы заттардың мольдік қатынасына сәйкес келетін мөлшер.

Стехиометриялық есептеулер — бұл заттардың түрлері мен олардың арасындағы химиялық теңдеулерге негізделген әртүрлі есептер. Мұндай есептеулерге сондай-ақ реакция теңдеулерін құрастыру мен белгілі бір мөлшердегі заттың қанша өнім немесе реагент беретінін анықтау да кіреді.

Стехиометрияның негізін келесі заңдар құрайды:

• Массаның сақталу заңы
• Құрам тұрақтылық заңы
• Эквиваленттер заңы
• Еселік қатынас заңы
• Көлемдік қатынас заңы
• Авогадро заңы

Бұл заңдар заттардың атомдар мен молекулалардан тұратынын дәлелдеп, атом-молекулалық ілімнің дұрыстығын негіздейді. Ал өз кезегінде, атом-молекулалық ілім осы стехиометриялық заңдардың мән-мағынасын түсіндіруге мүмкіндік береді.

Этимология

«Стехиометрия» терминін алғаш рет Иеремия Рихтер енгізген. Ол бұл атауды өзінің «Стехиометрия негіздері немесе химиялық элементтерді өлшеу өнері» («Anfangsgründe der Stöchyometrie oder Meßkunst chymischer Elemente») атты еңбегінде қолданған (Бреслау және Хиршберг, 1792–1793 жж.). Бұл еңбегінде ол қышқылдар мен негіздердің тұз түзу кезінде қатысатын массаларын зерттеп, қорытындылар жасаған.

Стехиометриялық қатынас

Егер бастапқы заттар нақты белгіленген қатынаста химиялық әрекеттесуге түсіп, нәтижесінде мөлшері дәл есептелетін өнімдер түзілсе, мұндай реакциялар стехиометриялық реакциялар деп аталады, ал оларды сипаттайтын химиялық теңдеулер — стехиометриялық теңдеулер деп аталады.

Әртүрлі қосылыстардың салыстырмалы молекулалық массаларын біле отырып, бұл заттардың қандай қатынаста әрекеттесетінін есептеуге болады. Реакцияға қатысушы заттар арасындағы мольдік қатынастарды химиялық теңдеулердегі коэффициенттер көрсетеді. Бұл коэффициенттерді стехиометриялық коэффициенттер деп атайды (олар — химиялық теңдеулердегі коэффициенттер, яғни реакция теңдеуінің сандары).

Егер заттар 1:1 қатынасында әрекеттессе, онда олардың стехиометриялық мөлшерлері эквимолярлы деп аталады.

Есеп шығару алгоритмі (стехиометрия)

1. Есептің шартын мұқият оқып алып, берілгені мен табуға керек тиісті шамаларды қысқаша жазу
2. Реакция теңдеуін құру
3. Берілген және табу керек заттар үшін зат мөлшерін ($\nu$ немесе n), мольдік массасын ($M$), массасын ($m$) тауып теңдеудегі сол заттардың формулаларының астына жазу
4. Есептің шартында берілген және табу керек ($x$) шамаларды зат формулаларының үстіне жазу (зат таза күйінде болмаса, онда таза заттың массасын тауып алу керек)
5. Пропорция құрып, белгісіз шаманы табу. Пропорцияның бірінші бөлімі теңдеу бойынша, ал екінші бөлімі – есептің шарты бойынша құрылады
6. Жауабын тұжырымдау

Қолданыс мысалы

Массасы 92 грамм натрий хлормен әрекеттескенде қанша натрий хлориді (${\ce {NaCl}}$) түзіледі? (1) Берілгені:

$m(Na)=92g$

т/к: $m(NaCl)-?$

(2) Шешуі: ${\ce {2Na +Cl2 = 2NaCl}}$

(3)

ν, моль: ${\ce {Na}}$ – 2; ${\ce {NaCl}}$ – 2

М, г/моль: ${\ce {Na}}$ – 23; ${\ce {NaCl}}$– 58,5

m, г: ${\ce {Na}}$ – 46; ${\ce {NaCl}}$ – 117

(4) $\mathrm {{\overset {92\,g}{2Na}}+Cl_{2}\rightarrow {\overset {x\,g}{2NaCl}}}$

Теңдеу бойынша белгілі шамаларды қолданып, пропорцияның бірінші бөлігі құрылады: 46г ${\ce {Na}}$-дан 117г ${\ce {NaCl}}$-ді түзілсе, пропорцияның екінші бөлігінде анықталатын шамалар көрсетіледі:

92г ${\ce {Na}}$-дан қанша ($x$ г) ${\ce {NaCl}}$ түзіледі,

(5) яғни ${\frac {46\,\mathrm {g\ Na} }{117\,\mathrm {g\ NaCl} }}={\frac {92\,\mathrm {g\ Na} }{x\,\mathrm {g\ NaCl} }}$, бұдан

$x={\frac {92\times 117}{46}}=234\,\mathrm {g}$

(6) Жауабы: 234г ${\ce {NaCl}}$