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.

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.

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.

Temelji stehiometrije

Stehiometrija se temelji na prirodnim zakonima kemije i fizike:

• 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

Jednadžbe

Fizikalna veličina	simbol	mjerna jedinica
relativna atomska masa	[math]\displaystyle{ \quad A_r }[/math]	bez jedinice
relativna molekulska masa	[math]\displaystyle{ \quad M_r }[/math]	bez jedinice
masa atoma	[math]\displaystyle{ \quad m_a }[/math]	[math]\displaystyle{ \quad g }[/math]
masa molekule	[math]\displaystyle{ \quad m_f }[/math]	[math]\displaystyle{ \quad g }[/math]
množina	[math]\displaystyle{ \quad n }[/math]	[math]\displaystyle{ \quad mol }[/math]
množinska koncentracija	[math]\displaystyle{ \quad c }[/math]	[math]\displaystyle{ \quad mol/dm^3 }[/math]
molna masa	[math]\displaystyle{ \quad M }[/math]	[math]\displaystyle{ \quad g/mol }[/math]
molni volumen	[math]\displaystyle{ \quad V_m^0 = 22,4 }[/math]	[math]\displaystyle{ \quad dm^3/mol }[/math]
brojnost	[math]\displaystyle{ \quad N }[/math]	bez jedinice
Avogadrova konstanta	[math]\displaystyle{ \quad N_A = 6,022\cdot10^{23} }[/math]	[math]\displaystyle{ \quad mol^{-1} }[/math]
atomska jedinica mase	[math]\displaystyle{ \quad u = 1,6605\cdot 10^{-24} }[/math]	[math]\displaystyle{ \quad g }[/math]
plinska konstanta	[math]\displaystyle{ \quad R = 8,314472 }[/math]	[math]\displaystyle{ Jmol^{-1}K^{-1} }[/math]

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:

[math]\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 }[/math]

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) sa ukupnim volumenom u kojem se ta tvar nalazi:

[math]\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)} }[/math]

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.