Кимёнинг асосий стехиометрик қонунлари

Атом-молекуляр таълимот нуқтаи назаридан кимёнинг асосий қонунларига моддалар массасининг сақланиш қонуни, таркибнинг доимийлик қонуни, эквивалентлар қонуни, каррали нисбатлар қонуни, ҳажмий нисбатлар қонуни, Авогадро қонуни киради. Улар стехиометрик қонунлар дейилади. Стехиометрия —кимёнинг алоҳида бўлими бўлиб, унда реакцияга киришувчи моддалар орасидаги масса ва ҳажмий нисбатлар кўриб чиқилади. Стехиометрик миқдорлар — модданинг реакция тенгламасига кўра ёки формулага мувофиқ келадиган миқдорини билдиради. Асосий миқдорий қонунлами алоҳида-алоҳида кўриб чиқамиз.

Моддалар массасининг сақланиш қонуни

Маълумки, кимёвий жараёнлар моддалар молекулалари, атомлари ва ионлари ўртасида рой бериб, улар ўзаро маълум миқдор ёки оғирлик нисбатларида таъсирлашадилар. Реакция давомида моддаламинг шакли, ранги, таркиби ўзгарса-да, уларнинг умумий миқдори ўзгармай қолади. Шу оғирлик миқдори билан боғлиқ муносабатлами ўрганувчи асосий қонун моддалар массасининг сақланиш қонунидир.

Реакцияга киришаётган моддалар массаларининг йиғиндиси реакция натижасида ҳосил бўлган моддалар массалари йиғиндисига тенгдир.

Таърифнинг қанчалик тўғри эканлигини қуйидаги тенглама мисолида текшириб кўрайлик:

H₂SO₄ + 2KOH = K₂SO₄ + 2H₂O

∑m_dast.modda = ∑m_{hosil bo’lgan modda}

Тенгламада H₂SO₄, KOH — дастлабки моддалар, ҳосил бўлган моддалар K₂SO₄ ва H₂O эканлигини билган ҳолда:

∑m_dast.modda = M_H2SO4 + 2M_KOH =98+(2 *56)=210 g[1]

∑m_{hosil bo’lgan modda} = M_K2SO4 + 2M_H2O=174+(2 *18)=210 g
bundan

∑m_dast.modda = ∑m_{hosil bo’lgan modda} яни 210 = 210 g эканлиги келиб чиқади.

Бу қонун асосида ҳар қандай кимёвий реакциялар билан боғлиқ миқдорий ҳисоблашлар амалга оширилади. Йирик ишлаб чиқариш жараёнлари (кимё саноати) учун қўлланилганда эса, ҳар бир технологик жараённинг моддий баланси (хомашё сарфи, маҳсулот ишлаб чиқариш унумижни ҳисоблашни ўргатади. Ядро реакцияларида моддалар массасининг сақланиш қонунига амал қилмайди. Чунки бундай реакциялардабир элемент ядросидан бошқа элементлар ядролари ҳосил бўлишида масса ўзгариши рўй бериб, дастлабки ядролар массалари йиғиндиси билан ҳосил бўлган ядролар массалари йиғиндиси о Ъртасида Δm — қийматга тенг фарқ юзага келади. Бу масса фарқи “масса дефекти” дейилади. Тинчлик массаси m₀ қуйидаги E= Δm₀•c² формуласига биноан E га тўғрикелган қийматга пропорсионал равишда ўзгаради.

• Мавзуга доир мақолалар:
• Кимёнинг асосий стехиометрик қонунлари
• Моддалар массасининг сақланиш қонуни
• Таркибнинг доимийлик қонуни
• Авогадро қонуни ҳақида
• Эквивалентлар қонуни ҳақида

Бу формула А.Эйнштейн томонидан таклифетилган бўлиб, E-модданинг тинч ҳолатдаги энергияси, m-модда массаси, c-ёруғликнинг вакуум шароитидаги тезлиги бўлиб, 3 •10⁸ м/сек га тенг. E=8,9 •10¹¹ кЖ/мол бўлади. Кимёвий жараёнларда ажралиб чиқувчи энергия массанинг 10^-7% ига пропорсионалдир. Ядро реакцияларида жуда катта энергия ажралгани учун масса камаяди, шу сабабли бу ерда массанинг сақланиш қонуни амал қилмайди. Моддалар массасининг сақланиш қонуни барча кимёвий ҳисоблашларда қўлланилади. Уни қўллаш билан боғлиқ бўлган айрим ҳисоблашлар билан танишиб чиқамиз.

1-масала. Таркибида 10% қўшимчаси бўлган 10 г техник темир намунаси билан реакцияга киришиши учун неча грамм HCl моддаси керак?

Ечиш: а) 10 г техник темир намунасидаги соф Fe моддасининг оғирлигини ҳисоблаймиз:

10 г намуна -» 100 % бўлса,
m_qo’shimcha -» 10 % бўлади.
m_qo’shimcha = 10*10/100=1g
Энди m_Fe = mn_amuna — m_qo’shimcha =
=10 — 1 = 9g.
Fe + 2HCl = FeCl₂ + H₂ тенгламага кўра:

m_HCl = 9*73/56=11.73g HCl керак.

Модданинг массасининг сақланиш қонунига мисол сифатида кислородда углероднинг ёниши натижасида карбонат ангидрид (карбонат ангидрид) ҳосил бўлиш реакциясида кўрсатилиши мумкин.

Реакция:

C _(uglerod) + O_{2 (kislorod)} -> CO_{2 (karbonat angidrid)}

Масанинг сақланиш қонуни тенгламаси:

Углероднинг массаси (C) + Кислороднинг массаси (O₂) = Карбонат ангидриднинг массаси (CO₂)

Дастлабки реактивларда 12 грамм углерод (C) ва 32 грамм кислород (O₂) бўлсин.

Ечим:

1. Углероднинг массаси (C) = 12 г.
2. Кислороднинг массаси (О₂) = 32 г.
3. Реакция натижасида ҳосил бўлган карбонат ангидрид (CО₂) массасини кўриб чиқинг. Реакцияда ҳар бир углерод атоми иккита кислород атоми билан бирлашади: Бир CО₂ молекуласининг массаси = C атомининг массаси + 2 * О атомининг массаси Бир CО₂ молекуласининг массаси = 12 г / мол (C атоми) + 2 * 16 г / мол (О атоми) Бир CО₂ молекуласининг массаси = 44 г/мол
4. Энди ҳосил бўлган CО₂ молекулалари сонини топамиз: CО₂ молекулалари сони = CО₂ массаси / битта CО₂ молекуласининг массаси CО₂ молекулалари сони = (12 г + 32 г) / 44 г / мол ≈ 44/44 мол = 1 мол CО₂
5. Стандарт шароитда бир мол газ (0°C ва 1 атмосфера босими) тахминан 22,4 литр ҳажмга эга.
6. Шундай қилиб, 1 мол CО₂ тахминан 22,4 литр ҳажмни эгаллайди.
7. Реакция натижасида 1 мол CО₂ ҳосил бўлади, яъни карбонат ангидриднинг ҳажми тахминан 22,4 литрни ташкил қилади.

Бу мисол шуни кўрсатадики, модданинг массасининг сақланиш қонуни ушбу реакцияда кузатилади: бошланғич реактивларда углерод ва кислород массаси маҳсулотлардаги карбонат ангидрид массасига тенг.