2023 Autor: Jake Johnson | [email protected]. Zadnja izmjena: 2023-05-24 23:12
Pre nego što počnemo da opisujemo stehiometrijske zakone, pogledajmo malo koncept stehiometrije. Stehiometrija je dio hemije koji proučava kvantitativne odnose između reaktanata i proizvoda u reakciji.
Prema definiciji koju je dao Richter 1792. godine, stehiometrija je nauka koja mjeri odnose između masa, ili, drugim riječima, kvantitativne proporcije u hemijskim elementima uključenim u reakciju.
U hemijskim reakcijama, reaktanti se kombinuju i formiraju proizvode. U uključenim supstancama, reakcija se odvija na atomskom nivou, to jest, atomi reaktanata prekidaju svoje veze i formiraju nove veze kako bi formirali proizvode, ali oni su uvijek očuvani. Ovo je stehiometrijski zakon održanja mase, koji implicira da je broj atoma u reaktantima jednak broju atoma u produktima, te da ukupan naboj također mora biti isti, u reaktantima i produktima.
Drugim riječima, zakon održanja materije (koji je predložio Lavoisier 1785.) pokazuje da je u hemijskoj reakciji masa reaktanata jednaka masi proizvoda, budući da materija nije ni stvoreno niti izblijedjelo, samo se transformira.
Količine reaktanata i produkata u hemijskoj reakciji su tada regulisane ovim zakonom očuvanja, iz tog razloga je reprezentacijahemijska jednačina mora odgovarati ovom zakonu.
Uzmimo za primjer reakciju u kojoj se metan spaja s kisikom da bi se formirao ugljični dioksid i voda; neprilagođena reakcija bi bila:
CH4 + O2===> CO2 +H2O
Kao što vidimo, u reaktantima se nalaze dva atoma kiseonika, dok su u produktima tri. Metan daje 4 atoma vodika, dok su u formiranoj vodi samo dva. Iz tog razloga, poštujući zakon održanja materije, moramo ispred svakog reaktanta ili proizvoda staviti broj koji se zove stehiometrijski koeficijent, koji će umnožiti atome supstance ispred koje je postavljen. Postavljanjem ovih koeficijenata moramo izjednačiti broj atoma u reaktantima i u produktima.
Na ovaj način bi se reakcija prilagodila na sljedeći način:
Sada je broj atoma ugljika, kisika i vodika isti u reaktantima i proizvodima. Uravnotežena reakcija pokazuje da jedan molekul metana reaguje sa dva molekula kiseonika da bi se dobio jedan molekul ugljen-dioksida i dva molekula vode.
Još jedan stehiometrijski zakon je Proustov zakon, ili zakon konstantnih proporcija. Ovaj zakon ukazuje da kada se dva elementa ili jedinjenja kombinuju da bi formirali treći, oni to uvek čine u istoj proporciji, odnosno u istim količinama.
Prema D altonovom zakonu, koji se zove zakon višestrukih proporcija, kada su dva elementa ili jedinjenjakombinuje se da nastane nekoliko proizvoda, odnos između težine jednog od elemenata i težine koja je kombinovana sa tom masom, rezultira jednostavnim cijelim brojem.
Na primjer. 100 grama jedinjenja formiranog od hlora i kiseonika, možemo ga pronaći u sledećim proporcijama:
Prvi mogući spoj:
81,39 g Cl + 18,61 g O;
Drugo:
59,32g Cl + 40,68g O;
Treće:
46,67 g Cl+ 53,33 g O;
Četvrti:
38,46 g Cl+ 61,54 g O;
Ako podijelimo količinu kisika sa količinom klora u svakom spoju, dobićemo sljedeće odnose:
Prvi:
18, 61 / 81,39=0, 2287;
Drugo:
40, 68 / 59, 32=0, 6858;
Treće:
53, 33 / 46, 67=1, 1427;
Četvrti:
61, 54 / 38, 46=1, 6001
Ako uzmemo najmanju vrijednost, koja je 0,2287, i podijelimo ostatak s njom, vidjet ćemo da su rezultati jednostavni cijeli brojevi, 1, 3, 5 i 7, koji se poklapaju sa D altonovim zakonom..
Rihterov stehiometrijski zakon, koji se još naziva i zakon ekvivalentnih proporcija, kaže da kada se dva elementa A i B kombinuju sa određenom fiksnom masom trećine, u slučaju da se A i B kombinuju jedan sa drugim, oni to čine sa A/B omjer mase, ili njegov višekratnik.
