CALCUL STŒCHIOMÉTRIQUE

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Le calcul stœchiométrique est basé sur la péréquation des rapports des quantités qui nous intéressent par rapport aux proportions correspondantes de valeurs absolues des nombres stœchiométriques. Presque toutes les tâches stœchiométriques peuvent être résolues en cinq étapes faciles, avec seulement une connaissance de base des mathématiques.

1. Tirer les données de la tâche
2. Convertissez de toutes les unités dans la même unité de mesure
3. Ecriture d'une réaction équilibrée
4. Détermination des espèces stœchiométries
5. Calcul de la grandeur requise

Considérons un exemple simple:

Tâche: Calculez la concentration de l'acide chlorhydrique si pour le titrage de 0.2451 g du carbonate de sodium il a été usé 23.09 cm³ de l'acide chlorhydrique?

Eh bien, allons étape par étape.

 

Etape 1. Les données de la tâche s'extraient

Comme toujours, le chemin vers la solution commence par la première (et la plus difficile) étape, ce qui vous oblige non seulement d'avoir les yeux grands ouverts, mais le cerveau inclus aussi. Avant de commencer tout travail, lisez attentivement la tâche. Lorsque vous trouvez ce que vous devez, séparez-le des autres données et les organisez lesdites données selon la espèce auquel ils se rapportent. Ne soyez pas trop raide dans cela - le point de ceci est de vous aider à réussir dans la tâche, ou de vous aider à trouver une formule dont vous avez besoin.

Attention lors de l'écriture de la grandeur physique de toujours marquer (entre parenthèses ou comme un indice) à quel espèce de grandeur se réfère (rappelez-vous que la espèce peut être un atome, molécule, ion, pomme ...). La grandeur physique sans étiquette de l'espèce à laquelle il se réfère n'a aucune signification.

Notez que les dernières informations ne sont pas dans la tâche. Mais, vous avez déjà appris que, chaque fois que vous en avez besoin, et en général vous avez besoin lorsque vous travaillez avec les masses, la masse d'une mole d'un élément ou composé peut toujours être trouvée dans le tableau périodique des éléments.

Un petit conseil: si vous n'avez que la composition donnée de quelque chose (en parts ou en pourcentage) il suffit de dire (vous pouvez mentir, il n'a pas d'importance) que vous avez un kilogramme, une mole ou un litre de cela (dépendant de la masse, quantité ou volume des parts) et les parts deviendront automatiquement les grandeurs avec lesquelles vous pouvez compter (parts de kilogrammes, moles ou litres).

 

Étape 2. Toutes les unités se convertissent dans les mêmes unités de mesure

Il arrive souvent que les unités de la tâche sont mélangées avec leurs multiples ou sous-multiples (comme dans notre cas - le volume est donné en cm³ et la concentration s'exige en mol dm^-3), il les faut donc réduire dans la même mesure (il est préférable de convertir tous en moles, dm, g). Pour ledit travail le mieux est d'utiliser l'analyse dimensionnelle simple. Soyez prudent et rappelez-vous: chaque fois que vous effectuez une opération mathématique sur une unité, vous devez faire le même aussi avec le nombre devant elle (et vice versa).

Par exemple, si un 1 dm a 10 cm, puis (1 dm)³ a (10 cm)³ et 1 dm³ a 1000 cm³ ou, écrit d'une manière mathématique

Sans aucun problème vous pouvez écrire aussi une relation réciproque (1000 cm³/1 dm³) si cela vous convient mieux - dans les deux cas le résultat est le même (1). Sélectionnez la forme dans laquelle, quand tout est écourté, à droite restera seulement l'unité dans laquelle nous tournons.

c'est à dire 23.09 cm³ = 23.09·10^-3 dm³

Notez que 1 mL = 1 cm³ ou que 1 L = 1 dm³. Que sont les grandeurs, les unités et les préfixes que vous pouvez utiliser regardez dans le Le Système international d'unités.

Sur un exemple plus complexe, vous pouvez voir pourquoi on appelle cela une analyse dimensionnelle simple. Voyons combien de mètres par seconde dépasse la voiture qui va 45 km/h.

Nous devons convertir les kilomètres en mètres et les heures aux secondes. Chaque unité nécessite son facteur de conversion: 1 km = 1000 m et 1 h = 3600 s (parce que une heure contient 60 minutes et la minute contient 60 secondes)

Si les unités dans réponse (unités sur le côté droit) ne sont pas un multiple ou sous-multiple de l'unité sur le côté gauche, vous avez choisi le mauvais facteur de conversion.

Revenons à notre mission. Pour éviter toute confusion, copiez les nouvelles unités derrière les données de l'étape 1, de manière d'ajouter à la fin de la ligne un autre signe d'égalité (=) et derrière lui la une nouvelle valeur et sa nouvelle unité, par exemple

 

Étape 3. On rédige la réaction équilibrée

Maintenant, quand vous avez découvert ce qui se demande de vous, et vous savez avec quoi vous pouvez compter, vous pouvez passer à l'étape la plus importante - l'égalisation d'une équation chimique. Un simple conseil pour égaliser facilement l'équation chimique se trouve sur la page Équilibrage des équations rédox.

Sans une équation chimique équilibrée n'essayez même pas de résoudre la tâche. Lorsque vous parvenez à équilibrer une équation de réaction chimique, vous pourrez déterminer le rapport (stœchiométrie) des substances (espèces) qui vous intéressent.

 

Étape 4. On détermine les espèces de stœchiométrie

Ceci est un petit pas pour vous, mais un grand pas pour résoudre la tâche. Son but est de relier ce que vous recherchez avec ce que vous avez. La procédure est simple. En regardant une équation équilibrée, écrivez la relation entre deux espèces d'un côté, et les relations des nombres qui se tiennent avec eux (autrement connu comme les numéros stœchiométriques ou coefficients stœchiométriques) de l'autre côté du signe d'égalité. Si devant la formule d'une espèce il n'y a pas de numéro - le coefficient stœchiométrique est 1. Peu importe que sera dans le numérateur et que dans le dénominateur (le compte est un peu plus facile si vous mettez dans le numérateur ce que vous cherchez)

Vous pouvez lire 'expression ci-dessus de cette manière: le nombre de molécules du carbonate de sodium se réfère au nombre de molécules d'acide chlorhydrique comme 1:2, et vous pouvez appliquer les mêmes règles comme aux nombres dans l'algèbre. HCl mettez vers la droite en multipliant simplement les deux fractions avec HCl (nombre de molécules de l'acide chlorhydrique).

Et puisque vous savez que le nombre de molécules divisé par le nombre d'Avogadro donne le nombre de moles, vous pouvez écrire l'expression ci-dessus d'une façon beaucoup plus facile et la transformer en formule magique pour résoudre notre tâche

Croyez-le ou non, mais à ce stade, vous avez déjà résolu la tâche - seulement, vous ne vous êtes pas encore bien exprimé. Il faut justement exprimer le nombre de moles sur le côté gauche et le côté droit à travers certaines relations qui incluent les grandeurs que vous avez données dans la tâche. Vous pouvez également combiner plusieurs formules (par exemple, à partir du volume et de la masse volumique déterminer la masse, puis à partir de la masse résultante la quantité), ou utiliser l'équation d'état des gaz parfaite (pV = nRT).

Jusqu'à ce que vous gagnez de l'expérience toujours faites les relations de seulement deux espèces. Si vous avez plus de réactions, ou avez liées A / B d'un et B / C d'autres réactions (où A est lié à C via B) nombre stœchiométrique de espèce B doit être le même dans les deux relations, par exemple. Dans les deux réactions (même parce qu'une réaction doit être multipliée par un nombre).

 

Étape 5. On calcule la grandeur requise

Enfin nous quantités arrivés à la fin. De quelles façons, de toutes les données que vous avez, vous pouvez arriver à la quantité, voyer à la page Expressions de la composition quantitative des melanges et des solutions.

Quand vous vous récupérez de panique en raison d'un tas de formules, notez que chaque unité cache la formule de laquelle elle est formée: l'unité de masse molaire est kg/mol (masse/quantité), la concentration est mol/dm³ (quantité/volume), la masse volumique est kg/L (masse/volume), etc.

De nos données, nous pouvons voir immédiatement que nos unités pour la concentration (mol/dm³) et le masse molaire (g/mol) contiennent les moles. Écrivons lesdites formules

Vous voulez compter chaque équation séparément, ou vous incluez tout cela dans notre équation magique de la dernière étape, cela n'a pas d'importance. Les deux appartiennent aux mathématiques élémentaires.

Mettez c(HCl) à un côté et tout le reste à l'autre côté du signe d'égalité. Vous ne savez pas comment? Il suffit de multiplier les deux côtés de l'équation par 2 et les diviser par V(HCl).

Entrez vos coordonnées (bien réglées dans l'étape 3), prenez une calculatrice et calculez.

Tout en admirant votre succès, vérifiez si le résultat obtenu est logique (il est peu probable que de 4 g de réactif on peut obtenir 3 kg du produit) et si correspond à la grandeur physique de l'unité. Correspond? Excellent, vous pouvez maintenant aller à une pause bien méritée.

En fin de compte, rappelez-vous que ce n'est pas la seule façon pour résoudre votre tâche. Il y en a beaucoup, et l'exemple d'une façon basée sur l'analyse dimensionnelle se trouve dans le Département de chimie générale et inorganique auprès la Faculté de chimique et technologie à Split.