화학 반응식 계수 맞추기 및 계량화학

화학 반응식은 원자로 쓴 레시피입니다. 질량 보존 법칙은 반응에서 원자가 만들어지거나 파괴되지 않는다고 말하므로, 왼쪽과 오른쪽은 정확히 같은 원자를 설명해야 하며 — 계수 맞추기는 그것을 강제하는 장부 작업입니다. 각 화학식 앞의 큰 숫자(계수)는 모든 원소의 개수가 맞을 때까지 돌리는 다이얼입니다. 쇠가 녹슬려면 4 Fe + 3 O₂ = 2 Fe₂O₃가 필요하지 1 + 1 = 1이 아닙니다. 계수 맞추기는 순수 대수이므로 이 페이지가 가우스 소거법으로 처리하고 모든 원소를 다시 세어 좌 = 우를 보여줄 수 있습니다. 분수 계수는 열화학에서 허용됩니다(반응 1몰당). 실험실 레시피는 통분을 위해 전체에 곱합니다.

몰은 저울에 달 수 없고 그램을 답니다. 모든 계량화학 문제는 같은 3단계 건너기입니다. 그램 → 몰(몰 질량으로 나눔), 한 종의 몰 → 다른 종의 몰(계수비를 곱함), 몰 → 그램(다른 몰 질량을 곱함). 가운데 단계에서 계수 맞춘 방정식이 일합니다. 위의 샘플에서 H₂ 10g은 4.960몰이고, 2H₂ + O₂ = 2H₂O 방정식은 함께 소모되는 O₂ 2.480몰(79.4g)과 형성될 수 있는 H₂O 최대 4.960몰(89.4g)을 줍니다. 몰 질량은 주기율표에서 바로 옵니다 — 몰 질량 페이지가 그 단계 전용 도구입니다.

반응물이 둘이면 하나가 먼저 바닥나고 반응이 거기서 멈춥니다 — 한계 시약이 모든 것을 결정하고, 다른 하나는 과잉입니다. 비교는 몰수를 계수로 나눈 값입니다. 더 작은 몫이 먼저 바닥납니다. 샘플이 반직관을 보여줍니다. O₂ 32g은 H₂ 10g보다 세 배 무거워도 O₂가 한계 시약입니다(1.000몰 ÷ 1이 4.960몰 ÷ 2를 이김). 그래서 이론 수득량은 H₂O 36.03g뿐이고 H₂ 2.96몰이 남습니다. 질량만으로는 절대 답이 안 나오며 — 방정식의 계수가 비교에 들어가야 합니다.

이론 수득량은 모든 분자가 협조할 때 한계 시약이 허용하는 양이고, 실제 수득량은 실제로 분리한 양입니다. 백분율 수득률 = 실제/이론 × 100%. 샘플의 100g 중 85g은 "좋음/보통"으로 평가됩니다. 실제 합성은 부반응, 불완전한 분리, 유리기구에 남은 생성물, 끝내기를 거부하는 평형에 수득률을 잃습니다. 100%를 넘는 수득률은 기적이 아니라 젖었거나 오염된 생성물의 붉은 깃발입니다.

분류기 패널은 계수 맞춘 방정식의 모양을 읽습니다. 둘이 하나가 되면 합성, 하나가 쪼개지면 분해, 원소가 화합물로 끼어들면 단일 치환, 두 화합물이 짝을 바꾸면 이중 치환. 무엇이든 O₂로 태워 CO₂와 H₂O를 만들면 연소이고, 종들 사이에서 전자가 오가는 반응은 추가로 산화환원입니다 — 범주는 겹칩니다(샘플 2H₂ + O₂ = 2H₂O는 합성, 연소, 산화환원을 동시에). 산화환원 장부에는 전용 페이지가 있습니다. 산화환원 및 전기화학.

• 아래첨자를 바꿔 계수를 맞춘다. H₂O와 H₂O₂는 다른 물질입니다. 조정할 수 있는 것은 앞의 계수뿐입니다.
• 더 가벼운 쪽이 한계 시약이다. 샘플이 반증입니다. O₂ 32g이 H₂ 10g보다 무거워도 여전히 한계입니다. 몰수/계수를 비교하세요, 절대 그램 그대로가 아니라.
• 계수가 맞으면 반응이 일어난다. 계수 맞추기는 속도(속도론)나 어디까지 가는지(평형)에 대해 아무 말도 하지 않습니다 — 화학 평형 참조.
• 수득률 100% 초과는 불가능보다 많은 생성물이다. 측정된 생성물이 물이나 불순물을 실고 있다는 뜻입니다. 반응은 어떤 법칙도 깨지 않았습니다.

관련 도구: 몰 질량(이 페이지가 의존하는 그램-몰 다리), 화학 평형(반응이 실제로 어디까지 가는지), 산화환원 및 전기화학(전자 이동 반응).