स्टोइकोमेट्री कैसे करें (चित्रों के साथ)

2024 लेखक: Jason Gerald | [email protected]. अंतिम बार संशोधित: 2024-01-15 08:15

एक रासायनिक प्रतिक्रिया में, पदार्थ को न तो बनाया जा सकता है और न ही नष्ट किया जा सकता है, इसलिए प्रतिक्रिया के उत्पाद प्रतिक्रिया में अभिकारकों की संख्या के बराबर होने चाहिए। Stoichiometry एक प्रतिक्रिया में तत्वों के मात्रात्मक संबंध का अध्ययन है, जिसमें अभिकारकों और उनमें उत्पादों के द्रव्यमान की गणना करना शामिल है। Stoichiometry गणित और रसायन विज्ञान का एक संयोजन है, और ऊपर एक सरल सिद्धांत के आधार पर लागू किया जाता है, कि प्रतिक्रिया में पदार्थ कभी बढ़ता या घटता नहीं है। किसी भी रसायन विज्ञान की समस्या को हल करने का पहला कदम समीकरणों को संतुलित करना है।

कदम

भाग 1 का 4: रासायनिक समीकरण संतुलन

चरण 1. समीकरण के दोनों ओर प्रत्येक यौगिक को बनाने वाले परमाणुओं की संख्या लिखिए।

रासायनिक समीकरण आपको प्रतिक्रिया में प्रत्येक तत्व के परमाणुओं की पहचान करने में मदद कर सकते हैं। एक रासायनिक प्रतिक्रिया में, पदार्थ को न तो बनाया जा सकता है और न ही नष्ट किया जा सकता है, इसलिए एक समीकरण को असमान कहा जाता है यदि समीकरण के दोनों किनारों पर घटक परमाणुओं की संख्या (और प्रकार) बिल्कुल समान न हों।

परमाणुओं की संख्या को गुणांक या रेखा के नीचे की संख्या से गुणा करना न भूलें, यदि आपके पास एक है।
उदाहरण के लिए, एच₂इसलिए₄ + फे - फे₂(इसलिए₄)₃ + एच₂
समीकरण के बाईं ओर (अभिकारक) 2 H, 1 S, 4 O और 1 Fe हैं।
समीकरण के दाईं ओर (उत्पाद) 2 H, 3 S, 12 O और 2 Fe हैं।

चरण 2. समीकरण के दोनों पक्षों को संतुलित करने के लिए ऑक्सीजन और हाइड्रोजन के अलावा अन्य तत्वों के सामने गुणांक जोड़ें।

समीकरण के दोनों ओर परमाणुओं की संख्या को बराबर करने के लिए ऑक्सीजन और हाइड्रोजन के अलावा अन्य तत्वों का सबसे छोटा सामान्य गुणक ज्ञात कीजिए।

उदाहरण के लिए, Fe के लिए 2 और 1 के बीच अल्पतम समापवर्तक (LCM) 2 है। तो, इसे संतुलित करने के लिए बाईं ओर Fe तत्व के सामने संख्या 2 जोड़ें।
तत्व S के लिए 3 और 1 के बीच LCM 3 है। इसलिए, यौगिक H. के सामने संख्या 3 जोड़ें₂इसलिए₄ समीकरण के दाएं और बाएं पक्षों को संतुलित करने के लिए।
इस स्तर पर, उपरोक्त उदाहरण का समीकरण होगा: 3 एच₂इसलिए₄ + 2 फे - फे₂(इसलिए₄)₃ + एच₂

चरण 3. हाइड्रोजन और ऑक्सीजन परमाणुओं को संतुलित करें।

हाइड्रोजन और ऑक्सीजन परमाणुओं की संख्या अंतिम संतुलित होती है क्योंकि वे आम तौर पर समीकरण के दोनों किनारों पर कई अणुओं में मौजूद होते हैं। इस समीकरण के संतुलन चरण में, अणुओं के सामने गुणांक जोड़ने के बाद परमाणुओं की पुनर्गणना करना न भूलें।

यहाँ उदाहरण में, हम यौगिक H. के सामने संख्या 3 जोड़ते हैं₂इसलिए₄, तो अब बाईं ओर 6 हाइड्रोजन परमाणु हैं, लेकिन समीकरण के दाईं ओर केवल 2 हाइड्रोजन परमाणु हैं। हमारे पास वर्तमान में बाईं ओर 12 ऑक्सीजन परमाणु और दाईं ओर 12 ऑक्सीजन परमाणु हैं, इसलिए ऑक्सीजन परमाणु बराबर हैं।
हम H. के सामने संख्या 3 जोड़कर हाइड्रोजन परमाणुओं को संतुलित कर सकते हैं₂.
संतुलन के बाद अंतिम समीकरण 3 एच. है₂इसलिए₄ + 2 फे - फे₂(इसलिए₄)₃ + 3 एच₂.

चरण 4। यह सुनिश्चित करने के लिए कि वे एक ही संख्या हैं, समीकरण के दोनों किनारों पर परमाणुओं को फिर से गिनें।

एक बार हो जाने के बाद, पुनर्गणना करें और दोबारा जांचें कि समानता सही कदम है। आप समीकरण के दोनों पक्षों के सभी परमाणुओं को जोड़कर और सुनिश्चित कर सकते हैं कि वे समान हैं।

हमारे समीकरण की समानता को फिर से जांचें, 3 एच₂इसलिए₄ + 2 फे - फे₂(इसलिए₄)₃ + 3 एच₂.
तीर के बाईं ओर 6 H, 3 S, 12 O और 2 Fe हैं।
तीर के दाईं ओर 2 Fe, 3 S, 12 O और 6 H हैं।
दाएं और बाएं तरफ परमाणुओं की संख्या बिल्कुल समान है, इसलिए यह समीकरण पहले से ही बराबर है।

4 का भाग 2: ग्राम और मोल को परिवर्तित करना

चरण 1. दिए गए यौगिक के द्रव्यमान के दाढ़ द्रव्यमान की गणना ग्राम में करें।

मोलर द्रव्यमान एक यौगिक के एक मोल में ग्राम (g) की संख्या है। यह इकाई आपको एक यौगिक के ग्राम और मोल को आसानी से परिवर्तित करने की अनुमति देती है। दाढ़ द्रव्यमान की गणना करने के लिए, आपको यह जानना होगा कि यौगिक में तत्व के कितने अणु हैं, साथ ही यौगिक में प्रत्येक तत्व का परमाणु द्रव्यमान भी है।

एक यौगिक में प्रत्येक तत्व के परमाणुओं की संख्या ज्ञात कीजिए। उदाहरण के लिए, ग्लूकोज C. है₆एच₁₂हे₆, और 6 कार्बन परमाणुओं, 12 हाइड्रोजन परमाणुओं और 6 ऑक्सीजन परमाणुओं से बना है।
प्रत्येक परमाणु के ग्राम प्रति मोल (g/mol) में परमाणु द्रव्यमान ज्ञात कीजिए। ग्लूकोज बनाने वाले तत्वों के परमाणु द्रव्यमान हैं: कार्बन, 12.0107 g/mol; हाइड्रोजन, 1.007 ग्राम/मोल; और ऑक्सीजन, 15,9994 ग्राम/मोल।
प्रत्येक परमाणु के द्रव्यमान को यौगिक में उपस्थित परमाणुओं की संख्या से गुणा करें। कार्बन: १२.०१०७ x ६ = ७२.०६४२ g/mol; हाइड्रोजन: 1.007 x 12 = 12,084 ग्राम/मोल; ऑक्सीजन: १५.९९९४ x ६ = ९५.९९६४ g/mol.
उपरोक्त सभी उत्पादों का योग यौगिक का दाढ़ द्रव्यमान है। 72, 0642 + 12, 084 + 95, 9964 = 180, 1446 ग्राम/मोल। या दूसरे शब्दों में, एक ग्लूकोज अणु का द्रव्यमान 180.14 ग्राम होता है।

चरण 2. दाढ़ द्रव्यमान का उपयोग करके एक यौगिक के द्रव्यमान को मोल में परिवर्तित करें।

मोलर द्रव्यमान का उपयोग रूपांतरण कारक के रूप में किया जा सकता है, इसलिए आप दिए गए ग्राम नमूने में मोल्स की संख्या की गणना कर सकते हैं। ज्ञात द्रव्यमान (g) को दाढ़ द्रव्यमान (g/mol) से विभाजित करें। अपनी गणनाओं की जांच करने का एक आसान तरीका यह सुनिश्चित करना है कि इकाइयां एक-दूसरे को रद्द कर दें और केवल मोल छोड़ दें।

उदाहरण के लिए: 8.2 ग्राम हाइड्रोजन क्लोराइड (HCl) में कितने मोल होते हैं?
H का परमाणु द्रव्यमान 1.007 है और Cl 35.453 है इसलिए उपरोक्त यौगिक का दाढ़ द्रव्यमान 1.007 + 35.453 = 36.46 g/mol है।
यौगिक के ग्राम की संख्या को उसके दाढ़ द्रव्यमान से विभाजित करने पर प्राप्त होता है: 8.2 g / (36.46 g/mol) = 0.225 mol HCl।

चरण 3. अभिकारकों के बीच दाढ़ अनुपात निर्धारित करें।

प्रतिक्रिया में उत्पादित उत्पाद की मात्रा निर्धारित करने के लिए, आपको दाढ़ अनुपात निर्धारित करना होगा। दाढ़ अनुपात एक दूसरे के साथ प्रतिक्रिया करने वाले यौगिकों का अनुपात है, और प्रतिक्रिया में यौगिकों के गुणांक द्वारा इंगित किया गया है जो समकक्ष हैं।

उदाहरण के लिए, KClO का दाढ़ अनुपात क्या है?₃ O. के साथ₂ 2 KClO. की प्रतिक्रिया में₃ - 2 केसीएल + 3 ओ₂.
सबसे पहले, सुनिश्चित करें कि उपरोक्त समीकरण बराबर हैं। इस चरण को कभी न भूलें अन्यथा प्राप्त दाढ़ अनुपात गलत होगा। इस उदाहरण में, समीकरण के दोनों ओर प्रत्येक तत्व की मात्रा समान है, इसलिए प्रतिक्रिया संतुलित है।
KClO. के बीच का अनुपात₃ O. के साथ₂ 2/3 है। आप किसी भी संख्या को ऊपर और नीचे रख सकते हैं, जब तक कि यह पूरी समस्या में उपयुक्त यौगिक का प्रतिनिधित्व करता है।

चरण 4. दूसरे अभिकारक के मोलों की संख्या ज्ञात करने के लिए क्रॉस को मोलर अनुपात से गुणा करें।

किसी प्रतिक्रिया में उत्पादित या आवश्यक यौगिक के मोलों की संख्या की गणना करने के लिए, आप दाढ़ अनुपात का उपयोग कर सकते हैं। रसायन विज्ञान की समस्याएं आमतौर पर आपको एक निश्चित अभिकारक के द्रव्यमान (ग्राम) से प्रतिक्रिया में आवश्यक या उत्पादित मोल की संख्या निर्धारित करने के लिए कहेंगी।

उदाहरण के लिए, प्रतिक्रिया समीकरण N. में₂ + 3 एच₂ - 2 एनएच₃ NH. के कितने मोल₃ जिसका परिणाम 3.00 ग्राम N. से होगा₂ जो H. के साथ प्रतिक्रिया करता है₂ काफी मात्रा में?
इस उदाहरण में, H₂ पर्याप्त मात्रा में उपलब्ध है और आपको समस्या को हल करने के लिए उन्हें गिनने की आवश्यकता नहीं है।
सबसे पहले, ग्राम N. की इकाइयों को बदलें₂ तिल हो। नाइट्रोजन का परमाणु द्रव्यमान 14.0067 g/mol है इसलिए दाढ़ द्रव्यमान N. है₂ 28.0134 ग्राम/मोल है। द्रव्यमान और दाढ़ द्रव्यमान के बीच विभाजन 3.00 g/28.0134 g/mol = 0.107 mol देगा।
समस्या में अनुपात की गणना करें: NH₃: एन₂ = x/0, 107 मोल।
इस अनुपात को NH. के दाढ़ अनुपात से क्रॉस गुणा करें₃ N. के साथ₂: 2:1 x/0, 107 मोल = 2/1 = (2 x 0, 107) = 1x = 0.214 मोल।

चरण 5. यौगिक के मोलर द्रव्यमान का उपयोग करके मोल की इस संख्या को वापस द्रव्यमान में परिवर्तित करें।

आप फिर से दाढ़ द्रव्यमान का उपयोग करेंगे, लेकिन अब मोलर द्रव्यमान को मोल की संख्या को ग्राम में वापस करने के लिए गुणक के रूप में आवश्यक है। यौगिक के सही दाढ़ द्रव्यमान का उपयोग करना सुनिश्चित करें।

दाढ़ द्रव्यमान NH₃ 17.028 ग्राम/मोल है। तो 0.214 मोल x (17,028 ग्राम/मोल) = 3.647 ग्राम एनएच₃.

भाग ३ का ४: लीटर गैस और मोल. को परिवर्तित करना

चरण 1. पता करें कि क्या प्रतिक्रिया मानक दबाव और तापमान (एसटीपी) पर हो रही है।

एसटीपी उन स्थितियों का समूह है जो एक आदर्श गैस के 1 मोल को 22.414 लीटर (लीटर) की मात्रा भरने की अनुमति देता है। मानक तापमान 273, 15 केल्विन (के) है और मानक दबाव 1 वायुमंडल (एटीएम) है।

आम तौर पर, समस्याओं में यह कहा जाएगा कि प्रतिक्रिया 1 एटीएम और 273 के, या एसटीपी में होती है।

चरण २। लीटर गैस की संख्या को मोल गैस में बदलने के लिए २२,४१४ लीटर/मोल के रूपांतरण कारक का उपयोग करें।

यदि प्रतिक्रिया एसटीपी शर्तों के तहत होती है, तो आप गैस की ज्ञात मात्रा में मोल की संख्या की गणना करने के लिए 22.414 l/mol का उपयोग कर सकते हैं। मोलों की संख्या ज्ञात करने के लिए गैस के आयतन (l) को इस रूपांतरण कारक से भाग दें।

उदाहरण के लिए, 3.2 लीटर N. को परिवर्तित करने के लिए₂ गैस से मोल: 3.2 l/22, 414 l/mol = 0.143 mol.

चरण 3. एसटीपी शर्तों के तहत नहीं तो लीटर गैस को परिवर्तित करने के लिए आदर्श गैस कानून का उपयोग करें।

यदि समस्या में प्रतिक्रिया एसटीपी शर्तों के तहत नहीं होती है, तो आपको प्रतिक्रिया में मोल्स की संख्या की गणना करने के लिए आदर्श गैस कानून PV = nRT का उपयोग करना चाहिए। पी वायुमंडलीय इकाइयों में दबाव है, वी मात्रा में लीटर है, एन मोल्स की संख्या है, आर गैस कानून स्थिर है, 0.0821 एल-एटीएम/मोल-डिग्री है, और टी डिग्री केल्विन में तापमान है।

n = RT/PV बनने के लिए, इस समीकरण को मोल्स की गणना करने के लिए पुनर्व्यवस्थित किया जा सकता है।
गैस स्थिरांक की इकाइयों को अन्य सभी इकाई चरों को समाप्त करने के लिए डिज़ाइन किया गया है।
उदाहरण के लिए, 2.4 लीटर O. में मोल की संख्या ज्ञात कीजिए₂ 300 K और 1.5 एटीएम पर। चरों को समीकरण में जोड़ने पर, हम प्राप्त करते हैं: n = (0.0821 x 300)/(1, 5 x 2) = 24, 63/3, 6 = 6, 842 मोल O₂.

भाग ४ का ४: तरल पदार्थ और मोल के लीटर परिवर्तित करना

चरण 1. तरल के घनत्व की गणना करें।

कभी-कभी, रासायनिक समीकरण आपको तरल अभिकारक का आयतन देते हैं और आपको प्रतिक्रिया के लिए आवश्यक ग्राम या मोल की संख्या की गणना करने के लिए कहते हैं। तरल के आयतन को ग्राम में बदलने के लिए, आपको तरल के घनत्व की आवश्यकता होती है। घनत्व को द्रव्यमान/आयतन की इकाइयों में व्यक्त किया जाता है।

यदि समस्या में घनत्व अज्ञात है, तो आपको इसे पाठ्यपुस्तक या इंटरनेट पर देखना पड़ सकता है।

चरण 2. मात्रा को मिलीलीटर (एमएल) में बदलें।

किसी द्रव के आयतन को द्रव्यमान (g) में बदलने के लिए, आपको उसके घनत्व का उपयोग करना चाहिए। घनत्व ग्राम प्रति मिलीलीटर (जी/एमएल) में व्यक्त किया जाता है, इसलिए इसकी गणना करने के लिए तरल की मात्रा भी मिलीलीटर में व्यक्त की जानी चाहिए।

ज्ञात आयतन ज्ञात कीजिए। उदाहरण के लिए, मान लें कि समस्या में H का आयतन ज्ञात है₂ओ 1 लीटर है। इसे ml में बदलने के लिए आपको बस इसे 1000 से गुणा करना होगा क्योंकि 1 लीटर पानी में 1000 ml होता है।

चरण 3. आयतन को घनत्व से गुणा करें।

मात्रा (एमएल) को इसके घनत्व (जी / एमएल) से गुणा करने पर, एमएल इकाइयां खो जाती हैं और जो बचता है वह यौगिक के ग्राम की संख्या है।

उदाहरण के लिए, घनत्व H₂हे 18.0134 ग्राम/मिली है। यदि रासायनिक समीकरण कहता है कि H. के ५०० मिलीलीटर हैं₂हे, यौगिक में ग्राम की संख्या ५०० मिली x १८.०१३४ ग्राम/मिली या ९००६, ७ ग्राम है।

चरण 4. अभिकारकों के दाढ़ द्रव्यमान की गणना करें।

मोलर द्रव्यमान एक यौगिक के एक मोल में ग्राम (g) की संख्या है। यह इकाई आपको एक यौगिक में ग्राम और मोल की इकाइयों को बदलने की अनुमति देती है। दाढ़ द्रव्यमान की गणना करने के लिए, आपको यह निर्धारित करना होगा कि यौगिक में तत्व के कितने अणु हैं, साथ ही यौगिक में प्रत्येक तत्व का परमाणु द्रव्यमान भी है।

किसी यौगिक में प्रत्येक तत्व के परमाणुओं की संख्या ज्ञात कीजिए। उदाहरण के लिए, ग्लूकोज C. है₆एच₁₂हे₆, और 6 कार्बन परमाणुओं, 12 हाइड्रोजन परमाणुओं और 6 ऑक्सीजन परमाणुओं से बना है।
प्रत्येक परमाणु के ग्राम प्रति मोल (g/mol) में परमाणु द्रव्यमान ज्ञात कीजिए। ग्लूकोज में तत्वों के परमाणु द्रव्यमान हैं: कार्बन, 12.0107 g/mol; हाइड्रोजन, 1.007 ग्राम/मोल; और ऑक्सीजन, 15,9994 ग्राम/मोल।
प्रत्येक तत्व के परमाणु द्रव्यमान को यौगिक में उपस्थित परमाणुओं की संख्या से गुणा करें। कार्बन: १२.०१०७ x ६ = ७२.०६४२ g/mol; हाइड्रोजन: 1.007 x 12 = 12,084 ग्राम/मोल; ऑक्सीजन: १५.९९९४ x ६ = ९५.९९६४ g/mol.
यौगिक का दाढ़ द्रव्यमान प्राप्त करने के लिए उपरोक्त गुणन परिणाम जोड़ें, जो कि 72, 0642 + 12, 084 + 95, 9964 = 180, 1446 g/mol है। तो, ग्लूकोज के एक मोल का द्रव्यमान 180.14 ग्राम है।

चरण 5. दाढ़ द्रव्यमान का उपयोग करके एक यौगिक के ग्राम की संख्या को मोल में परिवर्तित करें।

एक रूपांतरण कारक के रूप में दाढ़ द्रव्यमान का उपयोग करके, आप दिए गए ग्राम नमूने में मौजूद मोल्स की संख्या की गणना कर सकते हैं। ज्ञात यौगिक के ग्राम (g) की संख्या को दाढ़ द्रव्यमान (g/mol) से विभाजित करें। अपनी गणनाओं की जांच करने का एक आसान तरीका यह सुनिश्चित करना है कि इकाइयां एक-दूसरे को रद्द कर दें और केवल मोल छोड़ दें।

उदाहरण के लिए: 8.2 ग्राम हाइड्रोजन क्लोराइड (HCl) में कितने मोल होते हैं?
H का परमाणु द्रव्यमान १.०००७ है और Cl ३५.४५३ है इसलिए यौगिक का दाढ़ द्रव्यमान १.००७ + ३५.४५३ = ३६.४६ g/mol है।
यौगिक के ग्राम की संख्या को दाढ़ द्रव्यमान से विभाजित करने पर प्राप्त होता है: 8.2 g/(36.46 g/mol) = 0.225 mol HCl।