استوكيومتري:

استوكيومتري بخشي از شيمي است كه با نسبت مقدار عنصرها در تركيب ها و نيز ارتباط كمي بين مقدار مواد شركت كننده درواكنش هاي شيميايي (واكنش دهنده هاوفرآورده ها) سروكار دارد. با استفاده از روابط استوكيومتري مي توان بين مقدار مواد واكنش دهنده ومقدار فرآورده ها يك ارتباط كمي برقرار كرد.براي محاسبه هاي استوكيومتري از معادله ي موازنه شده ي واكنش استفاده مي‌شود همان طور كه مي دانيد معادله هاي شيميايي نشان دهنده ي فرمول شيميايي واكنش دهنده ها و فرآورده ها و نيز نسبت تركيبي بين آنهاست.

روابط مولي – مولي در محاسبه هاي استوكيومتري

استوكيومتري فرمولي: مي دانيد كه فرمول شيميايي هر تركيب نشان دهنده ي نوع و تعداد اتم‌هاي تشكيل دهنده ي آن است.براي مثال فرمول شيميايي كربن دي اكسيد نشان مي دهد كه هر مولكول از يك اتم كربن و دو اتم اكسيژن تشكيل شده است به همين ترتيب هر مول يك مول اتم كربن و دومول اتم اكسيژن دارد و مي توان نسبت تعداد اتم هاي (يا مول هاي) كربن به اكسيژن را به صورت زير نمايش داد:

استوكيومتري واكنش :

يك معادله ي موازنه شده رابطه ي كمي بين شمار ذره هاي واكنش دهنده(ها) و فرآورده (ها) را نشان مي دهد واكنش سوختن متان را در نظر بگيريد :

اين معادله نشان مي دهد كه براي سوختن كامل هر مولكول (مول) متان به دو مولكول (مول) اكسيژن نياز است طي اين واكنش يك مولكول (مول) كربن دي اكسيد و 2 مولكول (مول) آب توليد مي شود.بااستفاده از نسبت هاي مولي مي توان تعداد مول فرآورده(ها)ي به دست آمده از واكنش يا تعداد مول واكنش دهنده (ها)ي موردنياز را به دست آورد، هم چنين مي توان تعداد مول واكنش دهنده(ها)ي لازم را براي توليد تعداد مول مشخصي از فرآورده (ها) محاسبه كرد.

روابط جرمي – جرمي در محاسبه هاي استوكيومتري :

جرم مولكولي متوسط هر تركيب از جمع جبري جرم متوسط اتم هاي تشكيل دهنده ي آن به دست مي آيد. براي مثال:

جرم مولكولي متوسط اكسيژن + جرم مولكولي متوسط هيدروژن × 2 = جرم مولكولي متوسط آب

16 + 1 × 2 = 18

درمحاسبه ي مقدار جرم فرآورده(ها)ي حاصل از واكنش جرم مشخصي از واكنشگر(ها) يا برعكس در محاسبه ي جرم مورد نياز از واكنشگر(ها) براي توليد جرم مشخصي از يك فرآورده مي توان از روابط استوكيومتري استفاده كرد. در چنين مواردي معادله ي شيميايي موازنه شده ي واكنش مبناي محاسبه هاي كمي قرار مي گيرد.استوكيومتري واكنش ها بر حسب مول تفسير مي شود بنابراين ابتدا بايد با استفاده از جرم مولكولي جرم ماده ي داده شده را به تعداد مول ماده ي خواسته شد تبديل كرد سرانجام با استفاده از جرم مولكولي ماده ي خواسته شده مقدار جرم آن رامحاسبه كرد. رابطه ي زير روند حل اين گونه مسائل را نشان مي دهد:

خلوص مواد:

مواد مورد استفاده درآزمايشگاه و يا در صنعت كاملاً خالص نيستند و معمولا مقادير مختلفي ناخالصي به همراه دارند:

از اين رودر حين كار براي تامين مقدار معيني از يك ماده ي خالص همواره بايد مقدار بيشتري ازماده ي ناخالص را به كار برد.

جرم مورد نياز از ماده‌ي خالص = درصد خلوص × جرم مورد نياز از ماده‌ي ناخالص

روابط حجمي گازها در محاسبه ها ي استوكيومتري

محاسبه هاي كمي حجمي درگازها برپايه ي كارهاي ژوزف گي لوساك شيمي دان و فيزيك دان فرانسوي بنا شده است نتايج آزمايش هاي اوبه صورت قانوني به نام "قانون نسبت هاي تركيبي گي لوساك"درآمده است.اين نسبت ها به طور مستقيم بانسبت ضريب هاي آن ها در معادله ي موازنه شده ي واكنش متناسب است. براي مثال درواكنش سوختن متان همان طور كه مي بينيد:

همه ي مواد شركت كننده درواكنش در حالت گازي و در فشار و دماي يكساني قرار دارند. از اين رومي توان گفت كه يك حجم گاز با دو حجم گاز واكنش مي دهد و يك حجم گاز و دو حجم گاز تشكيل مي شود.در واقع در فشار و دماي ثابت يك مول ازگازهاي مختلف حجم ثابت و برابري دارند.

حجم گازها تابعي از فشار و دماي آن هاست اين حجم دردماي (273K )فشار 1اتمسفر (760mmHg ) درنظر گرفته مي‌شود كه برابر 4/22 ليتر است. اين مقدار را" حجم مولي گازها درشرايط STP "مي نامند.اين قانون توسط آووگادرو ارائه گرديد. درحل بعضي مسايل استوكيومتري گازها مي‌توان با استفاده از قانون نسبت هاي حجمي ضريب تبديل حجمي – حجمي مناسب را از روي معادله ي موازنه شده ي واكنش پيدا كرد. گاه مي توان با استفاده از حجم مولي ضرايب تبديل مولي- حجمي مناسب را به دست آورد و از روي آن مقدارماده ي مورد نظر را محاسبه كرد.درمواردي كه واكنش درشرايطي غيراز STP انجام مي شود مي توان با استفاده از چگالي گازها مقدار جرم آن ها را به حجم يا برعكس تبديل كرد.

استوكيومتري در محلول ها:

غلظت مولي: غلظت مولي تعداد مول هاي حل شده از يك ماده در يك ليتر محلول است. واحد غلظت مولي ( mol/L‌) يا مولار(M) مي باشد.

مي توان با ضرب كردن حجم محلول (برحسب ليتر) درغلظت مولي آن (بر حسب مول برليتر) تعداد مول حل شونده را حساب كرد:

هر ميلي مول معادل مول است.براي تهيه محلول هاي رقيق تر از محلول هاي غليظ تر مي توان استفاده كرد با افزون آب به يك محلول و رقيق كردن آن تعداد مول هاي ماده ي حل شونده تغيير نمي كند.پس:

محاسبه ي استوكيومتري در واكنش هاي انجام شده در حالت محلول:هرگاه دومحلول غير هم جنس كاملاً با يكديگر واكنش مي دهند و يا يكديگر را خنثي مي كنند ميان اين دو محلول رابطه ي زير برقرار است: