Stehiometrija

Stehiometrija (grč. "stoicheion" element i "metrija" mjerenje) je primijenjena matematika u kemiji kojom računamo omjere brojeva atoma pojedinih elemenata u kemijskom spoju odnosno omjere množine spojeva u jednadžbi kemijske reakcije.^[1]

Stehiometrija je primjena matematike u kemiji kojom možemo određivati molekularne formule kemijskih spojeva na temelju njihove kvantitativne analize, postavljati jednadžbi kemijskih reakcija i izračunavati količine tvari koje sudjeluju, odnosno nastaju u kemijskim reakcijama.^[2]

Stehiometrija (grč.), grana kemija koja proučava kvantitativne odnose kem. spojeva (mase, volumene, množine) u procesima u kojima reaktanti prelaze u produkte. U stehiometrijske zakone mogu se ubrojiti i plinski zakoni, kao i zakoni elektrokemije i termodinamike.^[3]

Temelji stehiometrije

Stehiometrija se temelji na prirodnim zakonima kemije i fizike:^[4]

• zakon očuvanja masa (1785., Antoine Lavoisier)
• zakon stalnih omjera masa, (1799., Joseph Proust)
• zakon umnoženih omjera masa (1802., John Dalton)
• zakon stalnih volumnih omjera (1805., Louis Gay-Lussac)
• plinski zakoni
• zakoni elektrokemije
• zakoni termodinamike

Najčešće fizikalne veličine (bez osnovnih), mjerne jedinice i matematički izrazi u stehiometriji^[5]

Fizikalna veličina	simbol	mjerna jedinica
relativna atomska masa	${\displaystyle \quad A_{r}$	bez jedinice
relativna molekulska masa	${\displaystyle \quad M_{r}$	bez jedinice
masa atoma	${\displaystyle \quad m_{a}$	${\displaystyle \quad g}$
masa molekule	${\displaystyle \quad m_{f}$	${\displaystyle \quad g}$
množina	${\displaystyle \quad n}$	${\displaystyle \quad mol}$
množinska koncentracija	${\displaystyle \quad c}$	${\displaystyle \quad mol/dm^{3}$
molna masa	${\displaystyle \quad M}$	${\displaystyle \quad g/mol}$
molni volumen	${\displaystyle \quad V_{m}^{0}=22,4}$	${\displaystyle \quad dm^{3}/mol}$
brojnost	${\displaystyle \quad N}$	bez jedinice
Avogadrova konstanta	${\displaystyle \quad N_{A}=6,022\cdot 10^{23}$	${\displaystyle \quad mol^{-1}$
atomska jedinica mase	${\displaystyle \quad u=1,6605\cdot 10^{-24}$	${\displaystyle \quad g}$
plinska konstanta	${\displaystyle \quad R=8,314472}$	${\displaystyle Jmol^{-1}K^{-1}$

Primjena stehiometrije - sastav smjesa tvari

Pod smjese tvari najčešće podrazumijevamo otopine koje su smjese otopljene tvari i otapala. Sastav smjesa možemo izražavati (definirati) omjerima, udjelima i koncentracijama.

• Omjer dviju vrijednosti neke veličine (mase, volumena ili množine) dviju sastojaka neke smjese (A i B) pokazuje koliko puta jedna vrijednost sadrži drugu. Omjer vrijednosti A i B piše se kao  A : B. Omjer nema mjernu jedinicu.
• Udio jedne vrijednosti neke veličine (mase, volumena ili množine) u zbroju svih vrijednosti te veličine u smjesi (smjesa=100%) je omjer vrijednosti te veličine i zbroja svih vrijednosti veličina cjelokupne smjese. Udio vrijednosti A u vrijednosti smjese AB pišemo:

${\displaystyle \quad maseni\ udio\quad w(A)={\frac {m(A)}{m(A)+m(B)};\quad volumni\ udio\quad \varphi (A)={\frac {V(A)}{V(A)+V(B)};\quad mnozinski\ udio\quad x(A)={\frac {n(A)}{n(A)+n(B)}\quad }$

Udio vrijednosti A u smjesi AB nema mjernu jedinicu, to je broj < 1 i izražava se kao postotak (%).

• Koncentraciju neke tvari dobivamo dijeleći njezinu količinu (masu m, volumen V ili množinu n) s ukupnim volumenom u kojem se ta tvar nalazi:

${\displaystyle \quad masena\ konc.\quad \gamma (A)={\frac {m(A)}{V(AB)};\quad volumna\ konc.\quad \sigma (A)={\frac {V(A)}{V(AB)};\quad mnozinska\ konc.\quad c(A)={\frac {n(A)}{V(AB)}$

Povijesna crtica

Jeremias Benjamin Richter (1762-1807) prvi je postavio načela stehiometrije. 1792. on je napisao:

Stehiometrija je znanost o mjerenju kvantitativnih masenih ili volumnih omjera kemijskih elemenata u spojevima i kemijskim reakcijama.^[6]

Izvori