Химия

Стехиометрия

Расчеты по уравнениям реакций, выход продукта, избыток и недостаток реагента.

Расчет по химическому уравнению через коэффициенты

В сбалансированном уравнении реакции количества веществ относятся как стехиометрические коэффициенты. Это основа расчетов массы, объема и количества вещества реагентов и продуктов.

$\frac{n(A)}{\nu(A)} = \frac{n(B)}{\nu(B)}$

Соотношение коэффициентов в уравнении реакции

Коэффициенты уравненной реакции показывают молярное отношение веществ. Если известны моли одного участника, моли другого находят через отношение коэффициентов.

$\frac{n_A}{a} = \frac{n_B}{b}$

Количество вещества по уравнению реакции

Количество вещества искомого участника реакции находят умножением известного количества вещества на отношение коэффициентов из уравнения.

$n_B = n_A \cdot \frac{b}{a}$

Масса продукта по массе реагента

Массу продукта находят через цепочку масса реагента -> моли реагента -> моли продукта -> масса продукта. Коэффициенты реакции используются только на молярном шаге.

$m_B = \frac{m_A}{M_A} \cdot \frac{b}{a} \cdot M_B$

Лимитирующий реагент в химической реакции

Лимитирующий реагент определяют по минимальному отношению количества вещества к коэффициенту. Именно он задает максимальный масштаб реакции.

$\xi_{max} = \min \left(\frac{n_i}{\nu_i}\right)$

Остаток реагента в избытке

Остаток избытка находят вычитанием из начального количества реагента той части, которая израсходовалась по коэффициенту реакции.

$n_{left,i} = n_{0,i} - \nu_i \xi$

Теоретический выход продукта реакции

Теоретический выход - максимальная масса продукта, рассчитанная по уравнению реакции при полном превращении лимитирующего реагента.

$m_{theor} = n_{product,theor} M_{product}$

Практический выход реакции в процентах

Практический выход в процентах показывает, какую часть теоретически возможной массы продукта реально получили в опыте или процессе.

$\eta = \frac{m_{practical}}{m_{theor}} \cdot 100\%$

Объем газа по уравнению реакции

Объем газа по реакции находят через количество вещества газа и молярный объем при заданных условиях. Сначала используют коэффициенты, затем переходят от молей к объему.

$V_B = n_A \cdot \frac{b}{a} \cdot V_m$

Массовая доля примеси в образце

Массовая доля примеси показывает, какая часть образца не является реагирующим чистым веществом. Для расчетов по реакции используют массу чистого вещества.

$w_{imp} = \frac{m_{imp}}{m_{sample}},\quad m_{pure} = (1 - w_{imp})m_{sample}$