استوکیومتری حجمی چیست؟
استوکیومتری حجمی
این استوکیومتری مخصوص گازهاست .
محاسبه حجم در گازها برپایه کارهای گی لوساک بنا شده است.
گی لوساک با انجام آزمایش های بی شماری در مورد گازها به نتایج جالبی دست یافت این نتایج به معرفی قانون نسبت های ترکیبی انجامید .
مطابق این قانون : در دما و فشار ثابت گازها در نسبت های حجمی معینی با هم واکنش می دهند.
به عبارت ساده تر، برای یک واکنش انجام شده در فاز گازی البته در دما و فشار ثابت، نسبت حجمی گازها با نسبت مولی آن در معادله موازنه شده برابر است. ( نسبت های مولی همان نسبت ضرایب است)

آورگادرو با ادامه انجام آزمایش بر روی واکنش های انجام شده در فاز گازی به نتایج جالبتری دست یافت .
نتایج آزمایش های وی نیز منجر به معرفی قانون مهمی به نام قانون آووگادرو شد .
مطابق این قانون: در دما و فشار ثابت یک مول از گازی متفاوت ، حجم های ثابت و برابری اشتغال می کنند و برعکس .
یعنی حجم های مساوی از گازهای متفاوت در دما و فشار ثابت عده مول های برابری دارند.

از آن جایی که حجم گاز ها تابعی از فشار دماست ، لذا هر گاه حجم گازها را در شرایط ویژه ای از دما و فشار اندازه گیری کنند در محاسبات استوکیومتری ، بهتر است . معمولاً حجم گاز ها را در دمای صفر درجه سانتی گراد و فشار یک اتمسفر بیان می کنند .
به این شرایط شرایط استاندارد STP یا متعارفی گفته می شود .
حجمی که یک مول از تمام گازها در شرایط STPاشغال می کند برابر ۲۲.۴ لیتر یا ۲۲۴۰۰ میلی لیتر می باشد
به این این ترتیب میتوان نوع دیگری از مسائل استوکیومتری گازها را با استفاده از حجم مولی ،نسبت مولی _مولی و نسبت مولی _جرمی مقدار ماده را محاسبه نمود .
شرایط غیر STP
در مواردی که واکنش در شرایط غیر STP انجام میشود می توان 1) با استفاده از حجم مولی داده شده در شرایط واکنش استفاده نمود یا 2) با استفاده از چگالی گازها مقدار جرم آنها را به حجم یا برعکس تبدیل نمود.
در مورد اول یعنی وقتی حجم مولی گاز مورد نظر در شرایط انجام واکنش داده میشود از نظر حل مسئله هیچ تفاوتی با شرایط STPنمی کند.
مگر اینکه به جای حجم مولی گازها در شرایط سی پی یعنی ۲۲.۴ لیتر یا ۲۲۴۰۰ میلی لیتر، حجم مولی داده شده جایگزین میشود. در مورد دوم هم باید بگویم چون چگالی نسبت جرم به حجم توده و برحسب یکای گرم بر لیتر بیان می شود می بایست در محاسبات استوکیومتری کسری شامل یکا یا برعکس آن را داشته باشیم.
واکنش دهنده محدود کننده و واکنش دهنده اضافی
در هنگام اجرای واکنش های شیمیایی در صنعت و طبیعت بسیار نادر است که واکنش دهنده ها درست و اندازه نسبت های استوکیومتری در مجاورت یکدیگر قرار بگیرند معمولا یکی از واکنش دهنده ها به مقداری کمتر از مقدار استوکیومتری وجود دارد واکنش دهنده کمتر از مقدار استوکیومتری وجود دارد در جریان واکنش زودتر از واکنش دهنده دیگر به مصرف می رسد و از این طریق مقدار پیشرفت واکنش و مقدار فرآورده های تولید شده را با محدودیت روبرو می کند به این واکنش دهنده محدود کننده گفته می شود.
واکنش دهنده دیگر که به مقدار بیشتری در ظرف واکنش وجود دارد و پس از پایان واکنش نیز مقداری از آن در ظرف واکنش باقی می ماند واکنش دهنده اضافی نامیده می شود.
از نظر استوکیومتری اگر در مسئله مقدار هر دو واکنش دهنده داده شود و سپس مقدار فرآورده خواسته شود ابتدا می بایست سعی کنیم از میان دو واکنش دهنده کدام یک محدود کننده است سپس از روی محدودکننده مقدار فرآورده با برآورد مقدار فرآورده را حساب کنیم برای تشخیص واکنش دهنده محدود کننده در مسائل صورت زیر عمل می کنیم :
1)ابتداجرم یا حجم واکنش دهنده را با یک استوکیومتری ساده به مول تبدیل میکنیم
2)سپس عده ی مول های به دست آمده هر واکنش دهنده را به ضریب آن در معادله موازنه شده تقسیم می کنیم
3)برای واکنش دهنده ای که نسبت عدد کوچکتر به دست می آید ، واکنش دهنده محدود کننده خواهد بود.
بازده درصدی واکنش
در بسیاری از واکنش های شیمیایی برای تهیه مواد شیمیایی به کار می روند ، مقدار فراورده های به دست آمده کمتر از مقدار محاسبه شده است.
- مقدار فراورده مورد انتظار از محاسبه های استوکیومتری مقدار نظری واکنش است
- مقدار فراورده که در عمل تولید می شود مقدار عملی واکنش است که معمولا کمتر از مقدار نظری است.
- برای محاسبه بازده درصدی ابتدا می توان از میان واکنش دهنده ها محدود کننده را تعیین کرد سپس میتوان مقدار فرآورده مورد انتظار را با محاسبه از روی محدودکننده به دست آورد و در آخر رابطه ریاضی بازده درصدی را نوشت و مقدار آن را به دست آورد همواره مقدار عملی از مقدار نظری کمتر است.

هانیه عباس آبادی
دانشجوی کارشناسی شیمی دانشگاه خراسان شمالی