化学量論と気体

化学量論は、化学反応における反応物質と生成物質の定量的な関係を記述します。

反応物質や生成物質の量は、固体の場合は質量、溶液の場合はモル濃度と体積を組み合わせて測定していましたが、これからは気体の体積でも量を表せるようになりました。 気体の体積、圧力、および温度が分かっている場合は、気体のモル数を計算するために理想気体の状態方程式を使用できます。 逆に、気体のモル量がわかっている場合は、任意の温度および圧力での気体の体積を決定できます。

例として、過剰な塩酸を含む 8.88 g のガリウムの反応によって調製された 27 ° C および 723 トールの水素の量を計算してみましょう。

まず、制限反応物質である Ga の提供質量を、生成された水素のモル数に変換します。

指定された温度と圧力の値を適切な単位（それぞれ K と atm ）に変換し、水素のモル量と理想気体の状態方程式を使用して気体の量を計算します。

アボガドロの法則の再検証

また、固体や溶液にはない、気体の化学量論の単純な特徴を利用することもできます。それは、理想的な挙動を示すすべての気体は、同じ体積（同じ温度と圧力）に同じ分子数を含んでいるということです。 したがって、化学反応に関与する気体の体積の比率は、気体の体積を同じ温度と圧力で測定していれば、反応式の係数で与えられることになります。

アボガドロの法則は、気体の体積が気体のモル数に正比例するように、気体の化学反応にまで拡大できます。 気体は、すべての気体の体積が同じ温度と圧力で測定されている場合、体積比で明確かつ単純な割合で結合または反応します。

例えば、気体の窒素および水素はアンモニアガスを作り出すために次のように反応します。

一定量の窒素ガスは、圧力と温度が一定であれば、水素ガスの 3 倍の量と反応して、その量の 2 倍のアンモニアガスを生成します。

アボガドロの法則によると、同じ温度と圧力で同じ体積を示す気体の N₂, H₂, NH₃には、同じ数の分子が含まれています。 1 分子の N₂ が 3 分子のH₂ と反応して NH₃ 2 分子を生成するため、必要な H₂ の量は N₂ の 3 倍、生成される NH₃ の量は N₂ の 2 倍となります。

このテキストは 、 Openstax 、 Chemistry 2e 、 Chapter 9.3 Stoichiometry of Gaskous Substances 、 Mixures 、 Reactions から引用したものです。