Stoichiometrie

Stoichiometria (din altă greacă στοιχεῖον „element” + μετρέω „măsură”) este un sistem de legi, reguli și termeni care fundamentează calculele compoziției substanțelor și raporturile cantitative [relative] între mase ( volume pentru gaze ) ale substanțelor în reacții chimice . Stoichiometria include găsirea formulelor chimice , elaborarea ecuațiilor reacțiilor chimice , calculele utilizate în chimia preparativă și analiza chimică [1] [2] [3] .

Etimologie

Termenul „stoichiometry” a fost introdus de I. Richter în cartea „The Beginnings of Stoichiometry, or the Art of Measuring Chemical Elements” (JB Richter. Anfangsgründe der Stöchyometrie oder Meßkunst chymischer Elemente . Erster, Zweyter und Breßschuberg Theild. , 1792-93), rezumând rezultatele definițiile lor ale maselor de acizi și baze în formarea sărurilor [4] .

Termenul provine din cuvintele grecești antice stoicheon (στοιχεῖον - „element”) și metron (μέτρον - „măsură”). Cuvântul „stoichiometrie” a fost folosit de Patriarhul Nicefor al Constantinopolului pentru a desemna numărul de rânduri din Noul Testament canonic și unele apocrife.

Definiție

Conceptul de stoichiometrie se referă atât la compuși chimici, cât și la reacții chimice. Raporturile în care, conform legilor stoichiometriei, reacţionează substanţele se numesc stoichiometrice , iar compuşii corespunzători acestor legi se mai numesc. În compușii stoichiometrici, elementele chimice sunt prezente în rapoarte strict definite (compuși cu compoziție stoechiometrică constantă, sunt și daltonide ). Un exemplu de compuși stoichiometrici este apa H2O , zaharoza C12H22O11 și aproape toți ceilalți compuși organici , precum și mulți compuși anorganici .

În același timp, mulți compuși anorganici, din diverse motive, pot avea o compoziție variabilă ( berthollide ). Substanțele pentru care se observă abateri de la legile stoichiometriei se numesc nestoichiometrice [1] . Astfel, oxidul de titan(II) are o compoziție variabilă [5] , în care un atom de titan poate avea de la 0,65 până la 1,25 atomi de oxigen. Bronzul de tungsten de sodiu [6] (legat de bronzurile oxidice , tungstat de sodiu ) pe măsură ce sodiul este îndepărtat din acesta, își schimbă culoarea de la galben auriu (NaWO 3 ) la albastru-verde închis (NaO • 3WO 3 ), trecând prin roșu intermediar și violet culori [7] . Și chiar și clorura de sodiu poate avea o compoziție nestoichiometrică, dobândind o culoare albastră cu un exces de metal [8] . Abaterile de la legile stoichiometriei se observă pentru fazele condensate și sunt asociate cu formarea de soluții solide (pentru substanțe cristaline ), cu dizolvarea unei componente de reacție în exces într-un lichid sau disocierea termică a compusului rezultat (în faza lichidă). , în topire ).

Dacă substanțele inițiale intră în interacțiune chimică în proporții strict definite și, în urma reacției, se formează produse, a căror cantitate poate fi calculată cu precizie, atunci astfel de reacții se numesc stoichiometrice, iar ecuațiile chimice care le descriu  sunt numite ecuații stoichiometrice. . Cunoscând greutățile moleculare relative ale diferiților compuși, este posibil să se calculeze în ce proporții vor reacționa acești compuși. Raporturile molare dintre substanțe - participanții la reacție arată coeficienții, care se numesc stoichiometrici (sunt și coeficienții ecuațiilor chimice, sunt și coeficienții ecuațiilor reacțiilor chimice) [9] [10] . Dacă substanțele reacționează într-un raport de 1: 1, atunci mărimile lor stoichiometrice se numesc echimolare .

Stoichiometria se bazează pe legile conservării masei , echivalentelor , legea lui Avogadro , Gay-Lussac , legea constanței compoziției , legea raporturilor multiple . Descoperirea legilor stoichiometriei, strict vorbind, a marcat începutul chimiei ca știință exactă. Regulile stoichiometriei stau la baza tuturor calculelor legate de ecuațiile chimice ale reacțiilor și sunt utilizate în chimia analitică și preparativă, tehnologia chimică și metalurgie .

Legile stoichiometriei sunt folosite în calcule legate de formulele substanțelor și de găsirea randamentului teoretic posibil al produselor de reacție. Luați în considerare reacția de ardere a amestecului de termită :

Fe 2 O 3 + 2Al → Al 2 O 3 + 2Fe.

De câte grame de aluminiu avem nevoie pentru a finaliza reacția cu 85,0 grame de oxid de fier (III)?

Astfel, pentru a efectua reacția cu 85,0 grame de oxid de fier (III), sunt necesare 28,7 grame de aluminiu .

Vezi și

Note

  1. ↑ 1 2 Enciclopedia chimică, vol. 4, 1995 , p. 437.
  2. ↑ TSB, ed. I, Vol. 52, 1947 , p. 885.
  3. ↑ TSB, ed. a II-a, Vol. 40, 1957 , p. 641.
  4. ↑ Richter, JB Anfangsgründe der Stöchyometrie oder Meßkunst chymischer Elemente  : [ Germană. ] . - Breslau și Hirschberg, (Germania): Johann Friedrich Korn der Aeltere, 1792. - Vol. vol. 1. - P. 121. Arhivat 7 ianuarie 2022 la Wayback Machine
  5. ↑ Remy G., Curs de chimie anorganică, vol. 2, 1966 , p. 73.
  6. ↑ Enciclopedia chimică, vol. 1, 1988 , p. 321.
  7. ↑ Ripan R., Chetyanu I., Chimie anorganică, vol. 2, 1972 , p. 378.
  8. ↑ Nekrasov, Vol. 2, 1973 , p. 232.
  9. ↑ În termodinamica chimică , coeficienții stoichiometrici ai materiilor prime (reactivi) sunt considerați negativi
  10. ↑ Nijmeh, Iosif; Tye, Mark Stoichiometria și reacțiile de echilibrare . LibreTexts (2 octombrie 2013). Preluat la 5 mai 2021. Arhivat din original la 22 aprilie 2021.

Literatură