Η γλώσσα της χημείας είναι η χημική εξίσωση. Η χημική εξίσωση ορίζει τι συμβαίνει κατά τη διάρκεια μιας δεδομένης χημικής αντίδρασης. Η στοιχειομετρία είναι ο όρος που χρησιμοποιείται για την περιγραφή των αναλογιών των αντιδραστηρίων που αλληλεπιδρούν για την παραγωγή προϊόντων. Σύμφωνα με τον πρώτο νόμο της φυσικής, δεν μπορείτε ούτε να δημιουργήσετε ούτε να καταστρέψετε την ύλη. Τα αντιδραστήρια ενός χημικού αντιδραστηρίου μπορούν να παράγουν μόνο προϊόντα σύμφωνα με τη χημική εξίσωση μέχρι να χρησιμοποιήσετε ένα από τα αντιδραστήρια, και στη συνέχεια η αντίδραση σταματά. Το περιοριστικό αντιδραστήριο είναι το αντιδραστήριο που υπάρχει στην ελάχιστη ποσότητα. Η χημική εξίσωση εκφράζει την ποσότητα των αντιδραστηρίων και των προϊόντων σε γραμμομοριακά σωματίδια χωρίς βάρος. Ένα mole περιγράφει έναν συγκεκριμένο αριθμό ατόμων ή μορίων που χρησιμοποιούνται σε χημικές αντιδράσεις ισούται με 6.02 Χ 10-23 σωματίδια.
Εξισορρόπηση της χημικής εξίσωσης ενδιαφέροντος. Οι απλές χημικές εξισώσεις πρέπει να εξισορροπούν τα άτομα στα αντιδραστήρια με τα άτομα στα προϊόντα. Το ηλεκτρικό φορτίο στην πλευρά του αντιδραστηρίου της εξίσωσης πρέπει να ισούται με το ηλεκτρικό φορτίο στην πλευρά των προϊόντων της εξίσωσης. Για παράδειγμα, υποθέστε ότι η αντίδραση είναι: Na + Cl2 -> NaCl. Για να εξισορροπηθεί η εξίσωση, ο αριθμός ατόμων νατρίου (Na) και χλωρίου (Cl2) στην πλευρά του αντιδραστηρίου πρέπει να είναι ίσος με τον αριθμό στην πλευρά του προϊόντος. Για να κάνετε την ισορροπία εξισώσεων, προσθέστε ένα άτομο νατρίου στην πλευρά αντιδραστηρίων της εξίσωσης και αλλάξτε τον αριθμό του NaCl σε δύο. Η ισορροπημένη εξίσωση είναι 2 Na + Cl2 -> 2 NaCl.
Μετατρέψτε τον αριθμό των γραμμαρίων των αντιδραστηρίων στον αριθμό των γραμμομορίων των αντιδραστηρίων διαιρώντας το βάρος του αντιδραστηρίου σε γραμμάρια με το ατομικό ή το μοριακό βάρος των αντιδραστηρίων. Συνεχίζοντας το παράδειγμα, το ατομικό βάρος του νατρίου είναι 22,99 γραμμάρια και το ατομικό βάρος του χλωρίου είναι 35,45 γραμμάρια. Δεδομένου ότι το χλώριο υπάρχει ως διατομικό μόριο, το μοριακό βάρος είναι 70,90 γραμμάρια. Υποθέστε ότι έχετε 1,5 γραμμάρια νατρίου και 3,55 γραμμάρια Cl2. Διαχωρίστε το βάρος καθενός από τα αντιδραστήρια με το ατομικό ή μοριακό τους βάρος για να λάβετε τον αριθμό των μορίων με τα οποία αρχίζετε την αντίδραση. Νάτριο, (1.5) / (22.99) = 0.0625 moles και χλώριο, (3.55) / (70.90) = 0.0473 moles.
Συγκρίνετε τις αναλογίες των αντιδραστηρίων με τη στοιχειομετρία της ισορροπημένης εξίσωσης. Διαιρέστε τον αριθμό των γραμμομορίων κάθε αντιδραστηρίου από τον αριθμό των ατόμων ή μορίων που απαιτούνται για την αντίδραση. Συνεχίζοντας το παράδειγμα, το νάτριο είναι (0.0625) / 2 = .0313 και το χλώριο είναι (0.0473) / 1 = 0.0473.
Εξετάστε τη στοιχειομετρία της χημικής εξίσωσης και προσδιορίστε την ποσότητα των άλλων αντιδραστηρίων που απαιτούνται για να εξαντλήσετε πλήρως την ποσότητα ενός μόνο αντιδραστηρίου. Το αντιδραστήριο με την ελάχιστη ποσότητα που ικανοποιεί την ισορροπημένη εξίσωση είναι το περιοριστικό αντιδραστήριο. Ακολουθώντας το παράδειγμα, με βάση την ισορροπημένη εξίσωση να χρησιμοποιήσετε όλα τα διαθέσιμα Cl2 (0.0473 moles), θα χρειαστείτε 0,0946 moles Na. Για να εξαντλήσετε την ποσότητα νατρίου (0,0625 γραμμομόρια) θα χρειαστεί να έχετε 0,0313 γραμμομόρια Cl2. Αυτή η αξιολόγηση υποδεικνύει ότι το Cl2 υπάρχει σε περίσσεια, οπότε το Na είναι το περιοριστικό αντιδραστήριο.