4.1
Considérons une réaction chimique équilibrée, telle que la combustion d'hydrogène gazeux. Ici, la relation quantitative entre les réactifs et les produits H_2, O_2 et H_2O est que 2 molécules de H_2 réagissent avec 1 molécule de O_2 pour produire 2 molécules de H_2O. Cette relation quantitative est connue sous le nom de stoechiométrie, et elle est similaire à n'importe quelle recette.
Supposons que 2 tranches de salami, 1 tranche de fromage et 2 morceaux de pain italien soient utilisés pour faire 1 sandwich. Afin de faire trois sandwichs, les quantités d'ingrédients sont triplées. Combien de sandwichs pourraient être faits avec 10 tranches de salami?
Puisque le rapport du salami aux sandwichs est de deux à un, 5 sandwichs pourraient être faits. Ce même processus est appliqué aux réactions chimiques. Par exemple, considérons la synthèse de l'ammoniac.
Les coefficients stœchiométriques indiquent directement le nombre relatif de molécules, ce qui équivaut aux quantités relatives en moles. Une mole d'azote gazeux et trois moles d'hydrogène gazeux réagissent pour former deux moles d'ammoniac. Pour faire quatre moles d'ammoniac, les quantités de réactifs sont doublées.
Le rapport molaire de gaz d'azote de l'ammoniac est un à deux, tandis que celle de gaz d'hydrogène de l'ammoniac est de trois à deux. Si il y a 15 moles d'hydrogène, combien de moles d'ammoniac peuvent être synthétisés? En utilisant le rapport molaire comme facteur de conversion, 10 moles d'ammoniac peuvent être synthétisées.
Pour estimer la masse d'un réactif à partir de la masse du produit ou vice-versa, une voie est suivie. Contrairement aux conversions de moles, les calculs impliquant la masse ne sont pas directs. Tout d'abord, la masse connue est convertie en moles.
Ensuite, le rapport molaire est appliqué. Enfin, la quantité en moles est convertie en masse en utilisant la masse molaire du composé concerné. Par exemple, considérons la combustion d'un propulseur de fusée hydrocarboné c'est-à-dire sa réaction avec l'oxygène.
Environ combien de grammes d'oxygène liquide sont nécessaires pour chaque 5, 000 grammes de carburant? Tout d'abord, la masse molaire approximative du carburant est utilisée pour convertir 5, 000 grammes en moles. Ensuite, le rapport molaire de 35 à 2 est appliqué pour calculer la quantité nécessaire en moles d'oxygène moléculaire.
Finalement, la masse molaire de l'oxygène moléculaire est utilisée pour déterminer ce que le vaisseau spatial doit stocker environ 17, 000 grammes d'oxygène à bord pour chaque 5, 000 grammes de carburant.
Une équation chimique équilibrée fournit beaucoup d'informations dans un format très succinct. Les formules chimiques fournissent l'identité des réact…
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