สโตอิชิโอเมทรี

สโตอิชิโอเมทรีเปลี่ยนสมการเคมีที่ดุลแล้วให้เป็นการพยากรณ์เชิงปริมาณ สัมประสิทธิ์ให้สัดส่วนของอนุภาคและโมล ไม่ใช่สัดส่วนมวล จึงต้องใช้โมลเป็นขั้นกลางในงานคำนวณส่วนใหญ่

ดุลสมการก่อน

ใน 2H₂ + O₂ → 2H₂O สัมประสิทธิ์คือ 2:1:2 หมายถึง 2 mol H₂ : 1 mol O₂ : 2 mol H₂O ไม่ใช่ 2 g : 1 g : 2 g ถ้าต้องการสัดส่วนมวลต้องรวมมวลโมลาร์ของแต่ละสาร

อัตราส่วนโมลคือจุดศูนย์กลาง

ถ้ามี H₂ 4.00 mol และ O₂ มากพอ อัตราส่วน H₂:H₂O = 2:2 = 1:1 จึงสร้าง H₂O ได้ 4.00 mol ถ้าต้องการกรัมจึงใช้ m = nM ในขั้นสุดท้าย เส้นทางกรัม → โมล → อัตราส่วนโมล → กรัมตรวจสอบได้ง่ายที่สุด

สารกำหนดปริมาณผลิตภัณฑ์

เมื่อมีสารตั้งต้นสองชนิดในปริมาณจำกัด สารที่มีจำนวนโมลน้อยกว่าไม่จำเป็นต้องเป็นสารกำหนดปริมาณเสมอ ต้องเทียบปริมาณที่มีต่อสัมประสิทธิ์ หรือคำนวณผลิตภัณฑ์ที่แต่ละสารสามารถสร้างได้ สารที่ให้ผลิตภัณฑ์น้อยกว่าคือสารกำหนดปริมาณ

ผลได้เชิงทฤษฎีและผลได้จริง

ปริมาณผลิตภัณฑ์สูงสุดจากสารกำหนดปริมาณคือผลได้เชิงทฤษฎี ในการทดลองจริง ปฏิกิริยาไม่สมบูรณ์ ปฏิกิริยาข้างเคียง และการสูญเสียทำให้ผลได้จริงต่ำกว่า เปอร์เซ็นต์ผลได้ = ผลได้จริง/ผลได้เชิงทฤษฎี × 100% ถ้าเกิน 100% ควรสงสัยสิ่งเจือปนหรือการทำให้แห้งไม่สมบูรณ์

สารละลาย แก๊ส และการตรวจหน่วย

สารละลายใช้ n = cV โดย V เป็นลิตร แก๊สใช้ PV = nRT เมื่อจำเป็น ไม่ควรใช้ 22.4 L mol⁻¹ กับทุกอุณหภูมิและความดัน เขียนหน่วยกำกับทุกตัวประกอบและตรวจว่าหน่วยที่ไม่ต้องการตัดกันจนเหลือหน่วยคำตอบที่ถูกต้อง

การดุลสมการคือบัญชีการอนุรักษ์

สมการที่ดุลแล้วรักษาจำนวนอะตอมของแต่ละธาตุและประจุรวม สัมประสิทธิ์สามารถเปลี่ยนเพื่อดุลสมการได้ แต่เลขห้อยในสูตรเคมีห้ามเปลี่ยน เพราะจะเปลี่ยนชนิดของสาร เช่น H₂O กับ H₂O₂ ไม่ใช่สารเดียวกัน

ในงานขั้นสูง การเปลี่ยนปริมาณสารแต่ละชนิดสามารถเขียนด้วย พิกัดความก้าวหน้าปฏิกิริยา ξ ซึ่งเชื่อมกับสัมประสิทธิ์สโตอิชิโอเมทรี วิธีนี้มีประโยชน์กับเครือข่ายปฏิกิริยา ส่วนโจทย์พื้นฐานใช้สัดส่วนโมลได้ตรงกว่า

ตัวอย่างจริงอาจไม่ใช่สารบริสุทธิ์

ถ้าสารตั้งต้นมีความบริสุทธิ์ไม่ถึง 100% ต้องหามวลขององค์ประกอบที่ทำปฏิกิริยาจริงก่อนเปลี่ยนเป็นโมล เช่นเดียวกับสารไฮเดรต สารละลาย และส่วนผสมแก๊สที่ต้องแยกสัดส่วนองค์ประกอบก่อนนำเข้าสัดส่วนสมการ มิฉะนั้นผลผลิตเชิงทฤษฎีจะสูงเกินจริง

ตัวอย่างสารละลาย

ถ้ามี NaOH 0.200 mol L⁻¹ ปริมาตร 25.0 mL จะมี n = 0.200 × 0.0250 = 0.00500 mol NaOH ถ้าทำปฏิกิริยากับกรดโมโนโปรติกในอัตราส่วน 1:1 ก็ต้องใช้กรด 0.00500 mol ที่จุดสมมูล

ขั้นตอนนี้แสดงว่าความเข้มข้นและปริมาตรไม่ใช่อัตราส่วนปฏิกิริยาโดยตรง ต้องเปลี่ยนเป็น mol ก่อน แล้วจึงใช้สัมประสิทธิ์สมการ โดยเฉพาะเมื่อสัมประสิทธิ์ไม่ใช่ 1:1

แบบฝึกหัด

O₂ ให้ H₂O

O₂ 0.750 mol และ H₂ มากเกินพอ

เฉลย: 1 mol O₂ → 2 mol H₂O จึงได้ 1.50 mol H₂O

สารกำหนดปริมาณ

H₂ 3.0 mol และ O₂ 2.0 mol

เฉลย: H₂ 3.0 mol ต้องใช้ O₂ 1.5 mol ดังนั้น H₂ เป็นสารกำหนดปริมาณและสร้าง H₂O ได้ 3.0 mol

เปอร์เซ็นต์ผลได้

ผลได้ทฤษฎี 10.0 g ผลได้จริง 8.40 g

เฉลย: (8.40/10.0) × 100% = 84.0%