Reaksiyon Stokiyometrisi

Dengeli bir kimyasal denklem, çok sayıda faydalı bilgi sağlar. Kimyasal formüller, kimyasal değişimde yer alan reaktanların ve ürünlerin kimliklerini sağlar ve reaksiyonun sınıflandırılmasına izin verir. Katsayılar, bu kimyasal türlerin nispi sayılarını belirterek, reaksiyon tarafından tüketilen ve üretilen madde miktarları arasındaki ilişkilerin niceliksel olarak değerlendirilmesini sağlar. Bu nicel ilişkiler, Yunanca stoicheion (“element” anlamına gelir) ve metron (“ölçü” anlamına gelir) kelimelerinden türetilen bir terim olan reaksiyonun stokiyometrisi olarak bilinir.

Bir reaksiyonun stokiyometrisi, istenen miktarda ürünü üretmek için reaktantın ne kadarının gerekli olduğunu veya bazı durumlarda, reaktantın belirli bir miktarından ne kadar ürünün oluşacağını tahmin etmeye yardımcı olur. 

Stokiyometrik Katsayılar

Bir kimyasal denklemin katsayıları, her maddenin mol sayısını temsil eder. Örneğin, amonyak üretmek için azot gazı ve hidrojen gazının reaksiyonunu düşünelim. Stokiyometri, bir mol azot ve üç mol hidrojenin, iki mol amonyak üretmek üzere reaksiyona girdiğini gösterir.

Bir mol Avogadro sayısı kadar molekül sayısını içerdiğinden, moleküllerin nispi sayıları mollerin nispi sayıları ile aynıdır. Denklemi okumanın alternatif bir yolu “bir azot molekülü ve üç hidrojen molekülü iki amonyak molekülü üretmek üzere reaksiyona girer.”

Stokiyometrik Faktörler 

Dengeli kimyasal denklemler, belirli bir miktarda başka bir reaktan ile reaksiyona girmek için gereken bir reaktan miktarını belirlemek veya belirli bir miktarda ürün elde etmek için kullanılır. Dengeli denklemdeki katsayılar, istenen miktarın hesaplanmasına izin veren stokiyometrik faktörleri türetmek için kullanılır. Hidrojen ve azot reaksiyonunda, amonyak molekülleri hidrojen moleküllerinden 2:3 oranında üretilir. Bu oran, üç mol hidrojenin stokiyometrik olarak iki mol amonyağa eşdeğer olduğu anlamına gelir.

Buna dayanarak, aşağıdaki stokiyometrik faktörler türetilmiştir:

Bu stokiyometrik faktörler, belirli sayıda hidrojen molekülünden üretilen amonyak moleküllerinin sayısını veya belirli sayıda amonyak molekülü üretmek için gereken hidrojen moleküllerinin sayısını hesaplamak için kullanılabilir. Herhangi bir kimyasal denklemdeki herhangi bir madde çifti için benzer faktörler türetilebilir.

Mol-Mol Dönüşümleri

Azot ve hidrojenden amonyak oluşumundaki dengeli bir kimyasal reaksiyon için, N₂ ve NH₃ arasındaki aşağıdaki stokiyometrik mol oranı 1:2’dir. Daha sonra molar amonyak miktarı, molar azot miktarının, ilgilenilen iki maddeyi ilişkilendiren stokiyometrik dönüşüm faktörü ile çarpılmasıyla elde edilir.

Kütle-Kütle Dönüşümleri

Stokiyometriye dayalı madde kütleleri arasında dönüşüm, mol oranları ve molar kütleler hakkında bilgi gerektirir. Örneğin, 0,170 kg amonyak üretmek için gereken hidrojen kütlesini bulmak için, ilk olarak amonyak kütlesini amonyak miktarına (mol cinsinden) dönüştürmek için molar amonyak kütlesi kullanılır. Daha sonra, dengeli denklemden uygun stokiyometrik faktör, amonyak miktarını (mol cinsinden) hidrojen miktarına (mol cinsinden) dönüştürür. Son olarak, hidrojenin molar kütlesi hidrojen miktarını (mol cinsinden) hidrojen kütlesine dönüştürür.

Başlangıç ve bitiş hesaplama adımlarındaki çok sayıda varyasyon, hangi belirli miktarların sağlandığına ve arandığına (hacimler, çözelti konsantrasyonları vb.) bağlı olarak mümkündür. Ayrıntılardan bağımsız olarak, tüm bu hesaplamalar ortak bir temel bileşeni paylaşır: dengeli kimyasal denklemlerden türetilen stokiyometrik faktörlerin kullanımı.

Bu metin bu kaynaktan uyurlanmıştır: OpenStax Chemistry 2e, Section 4.3: Reaction Stoichiometry.