Stehiometrija
Stehiometrija pretvori urejeno kemijsko enačbo v količinski odnos. Koeficienti izražajo razmerja števila delcev in molov, ne neposrednih razmerij gramov. Zato ima večina nalog isto ogrodje: izmerjeno količino pretvori v mole, uporabi razmerje koeficientov in rezultat pretvori v zahtevano količino.
Urejena enačba je izhodišče
Za N₂ + 3H₂ → 2NH₃ je molsko razmerje 1:3:2. En mol N₂ reagira s 3 mol H₂ in po tej enačbi lahko tvori 2 mol NH₃.
Koeficienti so natančna števila za zapisano reakcijo. Ne moremo jih zamenjati z molskimi masami; masa vstopi šele v ločeni pretvorbi n = m/M.
Moli so pretvorbeni most
Pri računu masa–masa maso najprej delimo z molsko maso, nato uporabimo razmerje koeficientov in na koncu mole produkta pretvorimo nazaj v grame. Enote pri vsakem koraku pokažejo napačno obrnjeno razmerje.
Pri raztopini dobimo mole iz n = cV, če je V v litrih. Pri plinu lahko uporabimo enačbo stanja, na primer PV = nRT, in šele nato reakcijsko razmerje.
Kalkulator molskega razmerja
Omejujoči reagent določi maksimum
Če so podane količine več reagentov, vsakega neodvisno pretvorimo v možno količino produkta. Manjša izračunana količina izvira iz omejujočega reagenta, ki se porabi prvi.
Pri 2,00 mol N₂ in 4,00 mol H₂ je omejujoč vodik: 2,00 mol N₂ bi potrebovalo 6,00 mol H₂. Iz 4,00 mol H₂ lahko nastane največ 4×2/3 = 2,67 mol NH₃.
Reagent v presežku ostane
Po določitvi omejujočega reagenta lahko iz istega molskega razmerja izračunamo dejansko porabljeno količino presežka. Štirje moli H₂ porabijo 4/3 = 1,33 mol N₂, zato od 2,00 mol ostane 0,67 mol N₂.
Ta preostanek je pomemben za ločevanje, stroške in varnost. Samo določiti omejujoči reagent še ne pomeni zaključiti snovne bilance.
Teoretični in dejanski izkoristek
Teoretični izkoristek je največja količina produkta, ki jo dovoljuje stehiometrija omejujočega reagenta. Odstotni izkoristek = dejanski / teoretični × 100%.
Vrednost nad 100% navadno kaže na moker ali nečist produkt, merilno napako ali napačno predpostavko o sestavi. Reakcija ne ustvari dodatne snovi preko bilance enačbe.
Sestava vzorca in natančnost
Če vzorec vsebuje 92,0% aktivne spojine, v molski račun vključimo samo 0,920 njegove mase. Hidrati zahtevajo molsko maso dejanskega hidrata, na primer CuSO₄·5H₂O.
Stehiometrični koeficienti so natančni; pomembne števke izvirajo iz merjenih mas, volumnov in koncentracij. Vmesne rezultate ohranimo z dodatnimi števkami in zaokrožimo šele na koncu.
Rešeni primeri
1. 2H₂ + O₂ → 2H₂O
Rešitev
3,0 mol O₂ × 2/1 da 6,0 mol H₂O ob presežku H₂.
2. Omejujoči reagent
Rešitev
Pri 1,0 mol N₂ in 2,0 mol H₂ je omejujoč H₂, ker 1 mol N₂ potrebuje 3 mol H₂.
3. Izkoristek
Rešitev
20,0 g produkta od teoretičnih 25,0 g pomeni 20,0/25,0 × 100 = 80,0%.