Stechiometrie chemické reakce.
Chemická rovnice neobsahuje jen informaci o tom, jaké látky do reakce vstupují a jaké při ní vznikají. Pokud jde o vyčíslenou chemickou rovnici, obsahuje také informace o poměru, v jakém spolu reaktanty reagují a v jakém poměru vytvářejí produkty. To je základem chemických výpočtů v řadě oborů.
Na příklad neutralizační reakce Ba(OH)2 + 2HCl = BaCl2 + 2H2O nám říká, že do reakce s jednou molekulou Ba(OH)2 vstoupí dvě molekuly HCl a vznikne 1 molekula BaCl2 a dvě molekuly vody. Aby reakce úplně proběhla, musí být počet molekul ( = látkové množství n(HCl) ) dvojnásobkem počtu molekul Ba(OH)2. Nebo naopak - počet molekul Ba(OH)2 musí být polovinou počtu molekul HCl, a polovinou tohoto počtu bude i počet molekul BaCl2. Můžeme tedy napsat:
ξ = n(HCl) = n(H2O) = 2*n(Ba(OH)2) = 2*n(BaCl2) a po vydělení 2 : ξ = n(HCl)/2 = n(H2O)/2 = n(Ba(OH)2 = n(BaCl2)
Zkusme nalezené vztahy zobecnit: Mějme obecnou rovnici aA + bB = cC + dD (velká písmena látky, malá stechiometrické koeficienty). Pak podle závěru předchozího odstavce můžeme psát:
n(A)/a = n(B)/b = n(C)/c = n(D)/d ; pokud jsou látky ve stechiometrickém poměru, můžeme pomocí tohoto vztahu počítat kteroukoli dvojici látek. Ale vztah usnadňuje ještě jedno důležité zjištění.
Doposud jsme uvažovali vždycky o systému, kde jsou látky ve stechiometrickém poměru. Je zřejmé, že pokud tento vztah mezi reaktanty není dodržen, reakce neproběhne úplně, V našem obecném případě jsou reaktanty látky A a B, látky C a D jsou produkty. Pokud n(A)/a = n(B)/b, jsou látky ve stechiometrickém poměru. Pokud se nerovnají, je látka, jejíž zlomek je větší, v přebytku, tudíž zreaguje jen z části, odpovídající množství látky s menším zlomkem. A tento menší zlomek bude určovat i množství jednotlivých produktů. Pomocí tohoto vztahu můžeme také vypočítat jestli a kolik kterého reaktantu zůstane nezreagováno.
Na příklad neutralizační reakce Ba(OH)2 + 2HCl = BaCl2 + 2H2O nám říká, že do reakce s jednou molekulou Ba(OH)2 vstoupí dvě molekuly HCl a vznikne 1 molekula BaCl2 a dvě molekuly vody. Aby reakce úplně proběhla, musí být počet molekul ( = látkové množství n(HCl) ) dvojnásobkem počtu molekul Ba(OH)2. Nebo naopak - počet molekul Ba(OH)2 musí být polovinou počtu molekul HCl, a polovinou tohoto počtu bude i počet molekul BaCl2. Můžeme tedy napsat:
ξ = n(HCl) = n(H2O) = 2*n(Ba(OH)2) = 2*n(BaCl2) a po vydělení 2 : ξ = n(HCl)/2 = n(H2O)/2 = n(Ba(OH)2 = n(BaCl2)
Zkusme nalezené vztahy zobecnit: Mějme obecnou rovnici aA + bB = cC + dD (velká písmena látky, malá stechiometrické koeficienty). Pak podle závěru předchozího odstavce můžeme psát:
n(A)/a = n(B)/b = n(C)/c = n(D)/d ; pokud jsou látky ve stechiometrickém poměru, můžeme pomocí tohoto vztahu počítat kteroukoli dvojici látek. Ale vztah usnadňuje ještě jedno důležité zjištění.
Doposud jsme uvažovali vždycky o systému, kde jsou látky ve stechiometrickém poměru. Je zřejmé, že pokud tento vztah mezi reaktanty není dodržen, reakce neproběhne úplně, V našem obecném případě jsou reaktanty látky A a B, látky C a D jsou produkty. Pokud n(A)/a = n(B)/b, jsou látky ve stechiometrickém poměru. Pokud se nerovnají, je látka, jejíž zlomek je větší, v přebytku, tudíž zreaguje jen z části, odpovídající množství látky s menším zlomkem. A tento menší zlomek bude určovat i množství jednotlivých produktů. Pomocí tohoto vztahu můžeme také vypočítat jestli a kolik kterého reaktantu zůstane nezreagováno.