Введение

1. Основа стехиометрических расчетов

Стехиометрия – раздел химии, устанавливающий правила расчета по химическим формулам веществ, уравнениям химических реакций, правила вычислений при приготовлении, разбавлении и смешении растворов, правила обработки результатов химического анализа.

1. Каждое вещество имеет строго определенный элементный состав, который отражает его структурная единица. Для веществ молекулярной природы (газы, жидкости, молекулярные кристаллы) в качестве структурной единицы выступает реальная частица – молекула. Для простых веществ с атомной структурой (металлы, алмаз, графит и др.) структурной единицей является атом. Для сложных кристаллических веществ, имеющих ионную решетку (соли, основания) или решетку с ковалентными полярными связями (например, кремнезем SiO₂), структурной единицей является условная формульная частица, представляющая собой выделенный фрагмент кристаллической решетки с простейшим набором атомов, многократное повторение которого в пространстве воспроизводит структуру твердого вещества.

В химии массу структурной единицы вещества задают относительно специально выбранного эталона массы – атомной единицы массы (а.е.м.), равной по определению

,

где – масса изотопа углерода ¹²С

На ее основе вводятся безразмерные относительные атомные (Ar) или молекулярные (Mr) массы структурных единиц вида Х:

или ,

где – масса структурной единицы Х.

Средние относительные атомные массы Ar(Х) химических элементов, вычисленные с учетом состава природной смеси их устойчивых изотопов, представлены в таблице Д.И. Менделеева. Относительную молекулярную массу вещества М_r находят как сумму относительных атомных масс элементов, составляющих его структурную единицу.

Таким образом, массу атома или молекулы легко определить из соотношения

или .

2.Образец любого вещества можно охарактеризовать с помощью трех физических величин – массы m, объема V и количества вещества .

Количество вещества – это мера числа структурных единиц, составляющих данный образец вещества и отражающих его химический состав.Единицей измерения количества вещества является моль – это порция вещества, содержащая столько структурных единиц, сколько содержится атомов в 12 г изотопа углерода ¹²С. Последняя величина называется постоянной Авогадро N_А и рассчитывается по формуле:

Пусть образец вещества состоит из N(Х) структурных единиц, тогда его количество вещества равно

моль.

Отбор нужного количества вещества осуществляют методом взвешивания и измерения объема, для чего вводят понятия молярной массы и молярного объема вещества.

Молярная масса вещества – это масса 1 моль его структурных единиц, измеряемая в г/моль:

,

откуда масса структурной единицы вещества равна

.

Молярная масса М(Х) численно равна относительной молекулярной массе М_r(Х), а именно:

Между массой вещества и его количеством существует связь:

Аналогичное уравнение связи существует и для объема вещества: ,

где – объем 1 моль структурных единиц при данной температуре и давлении. Это соотношение обычно используют в случае газообразных и жидких веществ.

Важно помнить, что любые газы и их смеси при одинаковых условиях имеют одинаковый молярный объем, который в частном случае для н.у. равен л/моль. Жидкости имеют разные молярные объемы, определяемые по формуле:

, где – плотность жидкости, г/мл.

Например, для воды мл/моль.