Cos'è la stechiometria:
La stechiometria è la calcolo per un'equazione chimica bilanciata che determinerà i rapporti tra reagenti e prodotti in una reazione chimica.
L'equilibrio nell'equazione chimica obbedisce ai principi di conservazione e ai modelli atomici di Dalton, come la Legge di conservazione della massa, che afferma che:
la massa dei reagenti = la massa dei prodotti
In questo senso, l'equazione deve avere lo stesso peso su entrambi i lati dell'equazione.
Calcoli stechiometrici
I calcoli stechiometrici sono il modo in cui un'equazione chimica viene bilanciata. Ci sono 2 modi: il metodo per tentativi ed errori e il metodo algebrico.
Calcolo stechiometrico per tentativi ed errori
Il metodo per tentativi ed errori per calcolare la stechiometria di un'equazione dovrebbe seguire i seguenti passaggi:
- Contare il numero di atomi di ciascun elemento chimico nella posizione dei reagenti (a sinistra dell'equazione) e confrontare tali quantità negli elementi posizionati come prodotti (a destra dell'equazione).
- Bilancia gli elementi metallici.
- Equilibrare gli elementi non metallici.
Ad esempio, il calcolo stechiometrico con il metodo per tentativi ed errori nella seguente equazione chimica:
CH4 + 2O2 → CO + 2H2O
Il carbonio è bilanciato perché c'è 1 molecola su ciascun lato dell'equazione. Anche l'idrogeno ha le stesse quantità su ciascun lato. L'ossigeno, invece, aggiunge fino a 4 sul lato sinistro (reagenti o reagenti) e solo 2, quindi per tentativi si aggiunge un pedice 2 per trasformare la CO in CO2.
In questo modo, l'equazione chimica bilanciata in questo esercizio risulta: CH4 + 2O2 → CO2 + 2H2O
I numeri che precedono il composto, in questo caso il 2 di O2 e 2 per H2Oppure si chiamano coefficienti stechiometrici.
Calcolo stechiometrico con metodo algebrico
Per il calcolo stechiometrico con metodo algebrico occorre trovare i coefficienti stechiometrici. Per fare ciò, segui i passaggi:
- Assegna sconosciuto
- Moltiplica l'incognita per il numero di atomi di ciascun elemento
- Assegna un valore (consigliato 1 o 2) per risolvere il resto delle incognite
- Semplificare
Rapporti stechiometrici
Le relazioni stechiometriche indicano le proporzioni relative delle sostanze chimiche utilizzate per calcolare un'equazione chimica bilanciata tra i reagenti e i loro prodotti in una soluzione chimica.
Le soluzioni chimiche hanno diverse concentrazioni tra soluto e solvente. Il calcolo delle quantità obbedisce ai principi di conservazione e ai modelli atomici che influenzano i processi chimici.
Principi di conservazione
I postulati dei principi di conservazione aiuteranno in seguito a definire i modelli atomici di John Dalton della natura degli atomi. I modelli costituiscono la prima teoria basata sulla scienza, che segna l'inizio della chimica moderna.
Legge di conservazione della massa: Non ci sono cambiamenti rilevabili nella massa totale durante una reazione chimica. (1783, Lavoisier)
Legge delle proporzioni definite: i composti puri hanno sempre gli stessi elementi nello stesso rapporto di massa. (1799, J.L. Proust)
Modello atomico Dalton
I modelli atomici di Dalton costituiscono la base della chimica moderna. Nel 1803, The Basic Atomic Theory of John Dalton (1766-1844) postulò quanto segue:
- Gli elementi chimici sono costituiti da atomi identici per un elemento ed è diverso per qualsiasi altro elemento.
- I composti chimici si formano combinando una quantità definita di ciascun tipo di atomo per formare una molecola del composto.
Inoltre, la legge delle proporzioni multiple di Dalton definisce che quando 2 elementi chimici si combinano per formare 1 composto, esiste una relazione intera tra le varie masse di un elemento che si combinano con una massa costante di un altro elemento nel composto.
Pertanto, in stechiometria il sono possibili relazioni incrociate tra reagenti e prodotti. Ciò che non è possibile è la miscela di unità macroscopiche (moli) con unità microscopiche (atomi, molecole).
Stechiometria e conversione di unità
La stechiometria utilizza come fattore di conversione dal mondo microscopico unità di molecole e atomi, ad esempio N2 indicando 2 molecole di N2 e 2 atomi di azoto verso il mondo macroscopico dalla relazione molare tra le quantità di reagenti e prodotti espressi in moli.
In questo senso, la molecola di N2 a livello microscopico ha un rapporto molare che si esprime come 6.022*1023 (una mole) di N molecole2.
