Баланс рівняння
Стехіометричний розрахунок має сенс лише тоді, коли він поважає збереження атомів і заряду. Це дає сильну перевірку навіть для складних задач: можна порахувати загальну кількість кожного елемента до і після та переконатися, що вона збігається. У технологічному процесі додають ще конверсію, селективність і рецикл, тому “100 % теоретичний вихід” стає лише верхньою межею. Якщо побічна реакція споживає той самий реагент, обмежувальний реагент може бути визначений правильно, але фактичний вихід цільового продукту все одно буде нижчим. Отже, стехіометрія задає бухгалтерію речовини, а кінетика й механізм визначають, як ця бухгалтерія реалізується.
Мольні співвідношення
Для N₂+3H₂→2NH₃ дано 1,0 mol N₂ і 2,0 mol H₂. Який реагент обмежувальний і скільки NH₃ максимум утвориться?
Обмежувальний реагент
Для 1 mol N₂ потрібно 3 mol H₂, але є лише 2. H₂ обмежувальний. З 3 mol H₂ виходить 2 mol NH₃, тому з 2 mol H₂ — 4/3≈1,33 mol NH₃.
Надлишок
Стехіометрія перетворює збалансоване хімічне рівняння на кількісний матеріальний баланс. Коефіцієнти задають співвідношення кількостей речовини, а не мас. Тому типовий розрахунок проходить шлях від даної маси або об’єму до молів, далі через коефіцієнти реакції і лише потім назад до потрібної величини.
Баланс рівняння
Перед будь-яким розрахунком рівняння має зберігати кількість атомів кожного елемента та повний електричний заряд. Змінювати індекси у формулах для “вирівнювання” не можна: це означало б замінити самі речовини. Дозволено змінювати тільки стехіометричні коефіцієнти.
Для N₂+3H₂→2NH₃ дано 1,0 mol N₂ і 2,0 mol H₂. Який реагент обмежувальний і скільки NH₃ максимум утвориться?