Stöhhiomeetria
Stöhhiomeetria on keemia osa, mis käsitleb keemiliste valemite ja reaktsioonivõrrandite tuletamist ning nendel valemitel ja võrranditel põhinevaid ainehulkade arvutusi.
Igale keemilisele ühendile vastab kindel elementkoostis, s.t. erinevate elementide aatomite suhe molekulis on kindel ja väljendatav üksnes täisarvudes. Mõeldud on siin naturaalarve, jättes 0 välja. Kui molekuli keemilises valemis mõnel elemendil arv puudub, tähendab see, et selle elemendi aatomeid molekulis on 1. Näiteks ammoniaagi NH3 koostise stöhhiomeetria on 1: 3, s.t. ühe molekuli (või mooli) ammoniaagi koostises on üks lämmastiku aatom (või 1 mool lämmastiku aatomeid) ja 3 vesiniku aatomit (või 3 mooli vesinikku). Võttes lisaks stöhhiomeetriale arvesse elementide aatommassid saame ammoniaagi koostise kilogrammides: 14 kg lämmastikku ja 3 kilogrammi vesinikku annavad 17 kg ammoniaaki.
Keemilises reaktsioonis reagentide molekulid reageerivad teatud kindlas suhtes - üks ühele, kaks ühele jne. Kuna reaktsioonis ainet ei teki ega kao ja üks keemiline element ei muutu teiseks, siis iga elemendi hulk reaktsioonis säilib. Reaktsiooni stöhhiomeetria näitab ainete reaktsioonis osalemise kvantitatiivset suhet. Näiteks ammoniaagi moodustumise tasakaalustatud reaktsioonivõrrand:
- N2 + 3H2 = 2NH3
Stöhhiomeetriakordajad reaktsioonis näitavad lähteainete või saaduste hulka moolides. Siin üks mool lämmastikku reageerib kolme mooli vesinikuga ja saadakse 2 mooli ammoniaaki. Selle reaktsiooni stöhhiomeetria on 1:3:2, mis näitab protsessis osalevate molekulide suhet ja naturaalarvusid 1, 3 ja 2 nimetatakse stöhhiomeetrilisteks koefitsientideks ehk stöhhiomeetrilisteks kordajateks.
Oletades, et keemiline reaktsioon toimub lõpuni, siis optimaalset reagendi hulka, nimetatakse stöhhiomeetriliseks hulgaks ehk keemiliselt ekvivalentseks hulgaks.
Arvutame kui palju tekib süsinikdioksiidi ühe kg puhta süsiniku täielikul põlemisel:
- C + O2 = CO2
Arvestades ainete molekulmasse, saame et 1 mool (12,01 g) süsinikku annab ühe mooli (44,01 g) süsinikdioksiidi, siis 1 g süsinikku annab 44,01:12,01 = 3,665 g süsinikdioksiidi (Avogadro seaduse põhjal on see 3,665•22,4:44,01=1,865 liitrit süsinikdioksiidi).
Stöhhiomeetrilised võrrandid ei kajasta reaktsioonimehhanismi ega elementaarreaktsioone.
Stöhhiomeetria teoreetilise aluse annavad massi jäävuse seadus, koostise püsivuse seadus, kordsete suhete seadus (Daltoni seadused), Gay-Lussaci seadus ja Avogadro seadus.
Peale stöhhiomeetrilistele reeglitele alluvate keemiliste ühendite (daltoniidide) tuntakse ka mittestöhhiomeetrilisi ühendeid (bertolliide).