La «stœchiométrie» fait référence aux rapports entre les réactifs et les produits dans les réactions chimiques. Pour une réaction chimique typique dans laquelle les réactifs génériques A et B se combinent pour fabriquer les produits C et D - à savoir A + B ---> C + D - les calculs stoechiométriques permettent au chimiste de déterminer le nombre de grammes de A à ajouter au mélange réactionnel de réagir avec le composé B, ainsi que de prévoir le nombre de grammes de produits C et D. Cependant, les étudiants ont souvent des problèmes de stoechiométrie, car ils impliquent le calcul du nombre de moles de substances. La solution pour résoudre les problèmes de stœchiométrie consiste à adopter et à appliquer une approche méthodique à ces problèmes.
Équilibrer l'équation de la réaction chimique. Une équation de réaction équilibrée contient le même nombre de chaque type d'atome des deux côtés de la flèche de réaction. La réaction entre l'hydrogène, H2 et l'oxygène, O2, pour produire de l'eau, H2O, par exemple, s'équilibre à 2 H2 + O2 ---> 2 H2O. Cela signifie que deux molécules d'hydrogène réagissent avec une molécule d'oxygène pour former 2 molécules d'eau.
Convertissez la masse de tout réactif ou produit en moles en divisant les grammes de matériau par son poids moléculaire. Les taupes représentent simplement une autre méthode d’expression de la quantité de substance. Notez que la réalisation d'un calcul stoechiométrique nécessite uniquement de connaître la masse d'un seul composant de réaction. Vous pouvez ensuite calculer les masses de tous les autres composants. Dans l’exemple de l’étape 1, supposons que 1,0 g d’hydrogène réagisse. Le poids moléculaire de l'hydrogène - déterminé en additionnant les poids atomiques de tous les atomes de la formule moléculaire - est de 2,02 grammes par mole. Cela signifie que la réaction implique (1,0 grammes) / (2,02 grammes / mole) = 0,50 mole d'hydrogène.
Multipliez les moles d'hydrogène par le rapport stoechiométrique approprié pour déterminer le nombre de moles de toute autre substance impliquée dans la réaction. Le rapport stœchiométrique représente simplement le rapport des coefficients de l'équation chimique de la balance. Placez toujours le coefficient du composé dont vous envisagez de calculer la masse, et le coefficient du composé dont vous avez commencé la masse par le bas. Dans l'exemple de l'étape 1, nous pourrions calculer les moles d'oxygène nécessaires pour réagir avec l'hydrogène en multipliant par 1/2, ou les moles d'eau produites en multipliant par 2 / 2. Ainsi, 0,50 mole d'H2 nécessiterait 0,25 mole d'oxygène et produisent 0,50 mole d'eau.
Terminez le problème en convertissant les moles de substance en grammes. La conversion en moles doit être divisée par le poids moléculaire du composé; Pour reconvertir en grammes, il faut donc multiplier les moles par le poids moléculaire. Dans le cas de l'hydrogène, cela n'est pas nécessaire car nous savons déjà que la réaction implique 1,0 gramme de H2. Dans le cas de l'oxygène, l'O2, le poids moléculaire est de 32,00 grammes / mole et 0,25 mole * 32,00 grammes / mole = 8,0 grammes d'O2. Dans le cas de l'eau, le poids moléculaire est de 18,02 grammes / mole et 0,50 mole * 18,02 grammes / mole = 9,0 grammes de H2O.
Vérifiez votre résultat en notant que le nombre total de grammes de réactifs doit être égal au nombre total de grammes de produits. Dans ce cas, la masse combinée de H2 et O2 était respectivement de 1,0 et 8,0 grammes pour un total de 9,0 grammes et 9,0 grammes d'eau étaient produits. Cela reflète la loi de la conservation de la masse, qui stipule que la matière ne peut être ni créée ni détruite par une réaction chimique.