ضریب مولی یا ضریب استوکیومتری چیست :
ضریب استوکیومتری عددی است که در سمت چپ نماد شیمیایی یک عنصر یا فرمول شیمیایی یک ترکیب قرار می گیرد و تعداد آن را مشخص می کند. مثلا وقتی می نویسیم ۵Fe عدد 5 ضریب استوکیومتری یا ضریب مولی آهن را نشان می دهد و مفهوم آن پنج اتم آهن است. یا وقتی می نویسیم ۳H2O ، عدد سه ضریب استوکیومتری آب را نشان می دهد، یعنی سه مولکول آب. ضریب استوکیومتری یک ترکیب علاوه بر آنکه تعداد واحد فرمولی آن ترکیب را نشان می دهد، در شمارش اتمهای سازنده آن ترکیب نیز محاسبه می شود.
مثال :
در 5 مولکول سولفوریک اسید، H2SO4 ، تعداد 10 اتم H هیدروژن ، 5 اتم S گوگرد و 20 اتم O اکسیژن وجود دارد.
موازنه واکنشهای شیمیایی به روش وارسی :
برای موازنه واکنشهای شیمیایی به روش وارسی به این صورت عمل می کنیم.
1- ترکیبی را که بیشترین تعداد اتمها در ساختمان آن وجود دارد ( از بین واکنش دهنده ها یا فرآورده ها ) انتخاب می کنیم.
2- موازنه را از عنصری در این ترکیب آغاز می کنیم که بیشترین شمار اتم را داشته باشد و پراکندگی آن در معادله واکنش کمتر باشد. ( منظور از پراکندگی کمتر این است که آن اتم در معادله شیمیایی واکنش در ترکیبهای کمتری دیده شود )
3- در مرحله آخر ابتدا تعداد اتمهای اکسیژن و سپس اتمهای هیدروژن را موازنه می کنیم.
توجه داشته باشید که اتمهای اکسیژن و هیدروژن حتما نباید در مرحله آخر موازنه شوند و در مواردی این قاعده اجرا نمی شود.
در موازنه به روش وارسی باید به نکات زیر نیز توجه داشت :
- اتمهای مناسب برای شروع موازنه باید فقط به صورت ترکیب باشند. مثلا در معادله واکنش زیر 3 نوع اتم (C , N , O ) وجود دارد که می توان موازنه را از آنها شروع کرد، اما چون اکسیژن در سمت چپ به صورت عنصر است موازنه با آن شروع نمی شود.
CH4 + NH3 + O2 HCN + H2O
معادله موازنه شده نباید دارای ضرایب کسری باشد. اگر در موازنه به ضرایب کسری برخوردیم ، تمام ضرایب معادله را در عددی مناسب ضرب می کنیم تا ضرایب کسری از بین بروند. برای مثال معادله واکنش سوختن گاز اتان پس از موازنه به صورت زیر است.
C2H6 + 7/2O2 2CO2 + 3H2O
برای از بین بردن ضریب کسری 2/7 برای اکسیژن می توان تمام ضریبهای معادله را در عدد 2 ضرب کرد. تا معادله به صورت زیر در آید
2C2H6 + 7O2 4CO2 + 6H2O
- ضریبهای موازنه باید کوچکترین عددهای صحیح را برای آن معادله شامل شوند. مثلا معادله بالا را می تونستیم با ضریبهای بزرگتری نیز موازنه کنیم .
4C2H6 + 14O2 6CO2 + 12H2O
این ضریبها عددهای صحیح هستند ولی می توان آنها را ساده کرد.
اهمیت استفاده از ضریبهای غیر کسری و کوچک در محاسبات استوکیومتری نشان داده می شود.
حل چند تمرین در مورد موازنه به روش وارسی :
موازنه را از اتم کربن یا نیتروژن شروع می کنیم.
CH4 + NH3 + O2 HCN + H2O
بعد از موازنه اتمهای C معادله به صورت مقابل نوشته می شود.
1CH4 + NH3 + O2 1HCN + H2O
موازنه اتمهای N ادامه می یابد.
1CH4 + 1NH3 + O2 1HCN + H2O
و سرانجام اتمهای O موازنه شده و معادله موازنه شده بدست می آید.
۱CH4 + 1NH3 + 3/2O2 1HCN + 3H2O
سپس معادله در 2 ضرب می شود تا ضریب کسری از بین برود.
2CH4 + 2NH3 + 3O2 2HCN + 6H2O
اتم P پراکندگی زیادی دارد در معادله در 4 جا دیده می شود
P2I4 + P4 + H2O PH4I + H3PO4
پس موازنه با آن نباید شروع شود. دو نوع اتم ( I , O ) در هر طرف معادله فقط در یک ماده ظاهر شده اند و هر دو به صورت ترکیب هستند اما اکسیژن در ترکیبی با بیشترین تعداد اتم است ( H3PO4 ) . بنابر این موازنه با اتمهای O آغاز می شود :
P2I4 + P4 + 4H20 PH4I + 1H3PO4
با موازنه اتمهای H می نویسیم
P2I4 + P4 + 4H2O 5/4PH4I + 1H3PO4
بعد از موازنه اتمهای I داریم
5/16P2I4 + P4 + H2O 5/4PH4I + 1H3PO4
سرانجام معادله را برای اتمهای P موازنه می کنیم.
5/16P2I4 + 13/32P4 + 4H20 5/4PH4I + 1H3PO4
موازنه معادله های یونی :
برخی معادله های یونی را نیز می توان به روش وارسی موازنه کرد. در موازنه این نوع معادله ها باید علاوه بر موازنه تعداد اتمها در دو سمت معادله تعداد بارهای منفی یا مثبت نیز در دو سمت معادله برابر شوند. در این نوع معادله ها بهتر است ابتدا با استفاده از تغییر عدد اکسایش ضرایب موازنه را برای اتمهای که عدد اکسایش آنها تغییر کرده است را به دست آوریم. در معادله زیر عدد اکسایش کلر در Cl2 صفر و در ClO3- ، 5+ می باشد یعنی تغییر عدد اکسایش 5 درجه است. از طرفی عدد اکسایش کلر در یونCl- ، 1- می باشد. پس تغییر عدد اکسایش یک درجه است. تغییر عدد اکسایش در ClO3- را ضریب Cl- و تغییر عدد اکسایش در Cl- را ضریب ClO3- قرار می دهیم.
Cl2 + OH- ClO3- + Cl- + H2O
Cl2 + OH- 1ClO3- + 5Cl- + H2O
برای موازنه بارهای منفی به OH- ضریب 6 می دهیم.
Cl2 + 6OH- 1ClO3- + 5Cl- + H2O
هیدروژنها را موازنه می کنیم.
Cl2 + 6OH- 1ClO3- + 5Cl- + 3H20
با موازنه اتمهای کلر ، معادله موزنه می شود.
3Cl2 + 6OH- 1ClO3- + 5Cl- + 3H2O
