化学量論とは何ですか？それは威圧的な科学の科目のように聞こえます。しかし、それは化学にとって非常に重要な単純な概念です。化学量論は、化学反応における反応物と生成物の関係を調べます。量的に言えば、それはモル数、つまり質量の間の関係です。
反応はバランスが取れていなければなりません。反応物と同じ数の原子が生成物に含まれている必要があります。反応のバランスが取れていないと、関係に関する情報を引き出すことができません。化学量論は、最終生成物を作成するために必要な反応物の量を決定するのに役立ちます。また、開始時の金額を把握するのにも役立ちます。
化学反応とは?
簡単に言えば、化学反応は、ある化学物質のセットが別の化学物質に変化するときに発生します。原子間の結合が変化し、壊れて再配置されて新しい結合が形成されます。結果は、まったく異なる特性を備えています。ブラウニーを作るようなものだと考えてください。
小麦粉、ココア、卵などの日用品から始めます。しかし、それらを組み合わせると、変化して新しい物質、つまりおいしいおやつになります。化学量論とは何ですか?化学反応とどのように関係していますか?エキスパートになるには、次のようないくつかの重要な概念を理解する必要があります。
- 化学式のバランスをとる
- モル質量の検索と計算
- モル比の計算
平衡方程式とは
化学量論で必要な反応物の量を理解するには、化学式のバランスを取る必要があります。 1789 年に Antoine Lavoisier によって発見された質量保存の法則によると、原子は反応中に破壊されたり生成されたりしません。このため、バランスの取れた式では、右側と左側の両方に同じ数の原子が含まれている必要があります。たとえば、バランス方程式は次のようになります:
2H2 + O2 =2H2 ああ
式の両側に同じ数の水素原子と酸素原子が表示されます。
方程式のバランスを取る方法
化学量論問題の最初のステップは、方程式のバランスを取ることです。しかし、特に化学方程式が信じられないほど不均衡または複雑である場合、どうすればこのタスクを達成できるでしょうか?酸素と接触したときに鉄がどのように酸化するかを説明する次の式を見てください:
Fe + O 2 →Fe 2 おお 3
アンバランスなのがわかりますか？単一の鉄 (FE) 原子と 2 つの酸素原子を結合すると (酸素原子は非常に粘着性が高く、自然界で単独で発見されることはほとんどないため)、2 つの鉄原子と 3 つの酸素原子が生成されます。式の両側で同じ数の分子が得られるまで、次のステップに進むことはできません。
そこで係数の出番です。各分子の前に番号付きの係数を配置すると、方程式の各辺の合計分子数を掛けることができ、最終的にバランスが取れます。上記の方程式のバランスを取ると、次のようになります。
4Fe +3O 2 →2鉄 2 おお 3
ここで、式の両側の原子を合計すると、4 つの鉄原子と 6 つの酸素原子があり、バランスのとれた方程式が得られます。化学量論計算の最初のステップが完了したので、次のステップに進むことができます。
モル質量の計算方法
方程式のバランスが取れたら、次のステップに進むことができます。これは、反応物の質量値をモルに変換することです。モグラとは？化学では、それは小さなげっ歯類ではありません。代わりに、物質の量を測定するために使用される単位です。
モルは、化学者が同じ量の元素を測定することを可能にします。反応物のモル質量を計算するには、分子内のすべての原子質量を加算する必要があります。
たとえば、H2 のモル質量を計算したいとします。 O. 水素原子の原子質量を見つける必要があります。周期表を使用すると、水素原子 1 個は 1.008 です .水素原子 2 個の質量はその 2 倍です:2.016 .今度は、原子量が 15.999 の酸素を見てみましょう。 . 合わせて、15.999 + 2.016 =18.015 .したがって、水のモル質量は 18.015 グラム/モル です .
気体の体積とモルの間の変換方法
モルをグラムに変換することは、化学量論計算の重要な部分です。しかし、扱っている元素が気体の状態で存在する場合はどうしますか?化学量論の問題のように聞こえるかもしれませんが、理想気体の法則という解決策があります。
理想気体の法則は次の式を使用します…
PV=nRT
…理想気体の巨視的特性を計算する。この設定では、「理想気体」というフレーズは、次のような気体を指します。
- 周囲の原子を引き付けたり反発したりしません。
- 場所を取らず、ボリュームもありません。
これで、ガスには体積があり、空間を占有し、希ガスを除いて、互いに引き付けたり反発したりする傾向があることがわかりました.しかし、化学量論計算を簡単にするために、材料が理想的であると仮定できます。
上記の式では、n モル数を表します。 n を解くために式を並べ替える これを教えてください:
n =
P は現在の大気圧を表します。 V は容量 (リットル単位) を表します。 T は温度 (ケルビンで測定) で、R はガス定数です。ほとんどの状況では、標準の温度と圧力を使用してこれらの計算を行います。標準大気圧は 1 気圧、標準温度は 273 ケルビンです。気体定数が既に手元にある場合は、計算を完了するために気体をモルに変換するために必要な変数は 1 つ (気体体積 V) だけです。
モル比の計算方法
方程式を解くための次のステップは、モル比を計算することです。この数は、化学反応における各反応物のモル間の比率です。ここでも、次の式を考えてみましょう:2H2 + O2 =2H2 〇 .この例では、モル比は 1:2 です。 H2 の 2 モルごとに、O2 の 1 モルがあります。
製品を作るのに必要なH2の量を決定しようとしているとしましょう. 25 グラムの O2 があることがわかっています。答えを決定するために、化学量論を使用できます。最初に、モル質量を計算することにより、前に行ったようにグラムをモルに変換する必要があります。
酸素 1 モルあたり 15.999 グラムが見つかります。したがって、O2 のモル質量は 31.998 グラムです。この例では、25 グラムの O2 しかないため、25 を 31.998 で割る必要があり、これは .7813 モルに相当します。 O2 のすべてのモルに対して、H2 の 2 つのモルがあることを覚えておいてください。
前の数値 (.7813 モル) に 2 を掛けると、1.57 モルになります。 2H2 のモル質量は 4.032 です。必要なグラム数を調べるには、1.57 モルを取り、4.032 を掛けます。その結果、6.29 グラムの H2 が必要になります。
化学量論が重要な理由
化学量論とは何ですか？今、あなたは知っています！しかし、それは実際の生活にどのように適用されるのでしょうか?
この科学は、さまざまな分野で役立ちます。料理をしながらキッチンでも使えます。特定の材料がほとんどなくなったとしましょう。化学量論を使用して、必要な他のすべての食品の量を決定できます.次にブラウニーを作りたくて牛乳が足りなくても、がっかりしないでください。代わりに、このコンセプトを使っておいしいおやつを作りましょう。
農家は化学量論を使用して、使用する肥料の量を決定できます。旅行者は、特定の締め切りまでにどこかに到着するためにどれだけ早く行く必要があるかを把握できます。また、摂氏と華氏などのシステム間の変換にも使用できます。
化学量論の基本を理解したので、より深い概念を掘り下げることができます!
