Шийдлийн стехиометрийн талаарх хэлэлцүүлгийн асуултын жишээ
Стехиометр нь химийн урвал дахь урвалж бодисууд болон бүтээгдэхүүний хоорондын тоон хамаарлыг судалдаг химийн салбар юм. Уусмалын стехиометр нь илүү тодорхой бөгөөд энэ нь ихэвчлэн усанд явагддаг уусгагч бодист явагддаг химийн урвалуудад чиглэгддэг. Энэ нийтлэлд бид энэ ойлголтыг илүү сайн ойлгохын тулд уусмалын стехиометртэй холбоотой жишээ бодлогуудыг авч үзэх болно.
Шийдлийн стехиометрийн үндсэн ойлголтууд
Жишээ асуултууд руу орохоосоо өмнө бидний ойлгох шаардлагатай зарим үндсэн ойлголтууд байна:
1. Моляр чанар (M): Уусмалын концентрацийг молийн хэмжээгээр илэрхийлнэ. Моляр чанар гэдэг нь уусмалын нэг литрт агуулагдах ууссан бодисын молийн тоо (моль/л) юм.
2. Моль: Авогадрогийн тооны (6.022 x 10²³) хэсгүүд агуулсан бодисын хэмжээний нэгж.
3. Уусмалын эзэлхүүн: Ихэвчлэн литрээр (л) хэмжигддэг.
Энэхүү үндсэн ойлголттой болсноор бид жишээ бодлого, шийдлүүд рүү шилжихэд бэлэн байна.
Жишээ асуулт 1: Уусмалын молийн хэмжээг тооцоолох
Асуулт:
250 мл усанд 5 грамм NaCl (натрийн хлорид) ууссан гэж үзвэл NaCl уусмалын молийн агууламж хэд вэ?
Шийдэл:
1. NaCl-ийн молийн тоог тооцоолно уу:
– NaCl-ийн молекул жин (BM): Na (23) + Cl (35.5) = 58.5 г/моль
– Мольны тоо = Масс / БМ
""
NaCl-ийн молийн тоо = 5 г / 58.5 г/моль ≈ 0.0855 моль
""
2. Уусмалын эзэлхүүнийг мл-ээс л болгон хөрвүүлнэ үү:
""
Уусмалын эзэлхүүн = 250 мл = 0.250 л
""
3. Моляр чанарыг (M) тооцоолно уу:
""
Моляр чанар (M) = Молийн тоо / Уусмалын эзэлхүүн
= 0.0855 моль / 0.250 л
≈ 0.342 М
""
Тиймээс NaCl уусмалын молийн агууламж 0.342 М байна.
Жишээ асуулт 2: Саармагжуулах урвал
Асуулт:
50 мл 0.1 М NaOH уусмалыг саармагжуулахын тулд ямар хэмжээний 0.5 М HCl уусмал хэрэгтэй вэ?
Шийдэл:
Дараах урвалууд үүсдэг:
""
HCl + NaOH → NaCl + H₂O
""
Энэ урвал 1:1 харьцаатай явагдана.
1. NaOH-ийн молийн тоог тооцоолно уу:
""
NaOH-ийн молийн тоо = Моляр чанар x Эзлэхүүн
= 0.1 М x 0.050 Л
= 0.005 моль
""
2. Урвалын харьцаа 1:1 тул HCl-ийн молийн тоо = NaOH-ийн молийн тоо = 0.005 моль байна.
3. Шаардлагатай HCl уусмалын эзэлхүүнийг тооцоолно уу:
""
HCl-ийн эзэлхүүн = Молийн тоо / Моляр чанар
= 0.005 моль / 0.5 М
= 0.01 л (эсвэл 10 мл)
""
Тиймээс 0.5 М HCl уусмалын эзэлхүүн нь 10 мл байна.
Жишээ асуулт 3: Хүчил-суурь титрлэлт
Асуулт:
25 мл CH₃COOH (цууны хүчил) уусмалыг 0.1 М NaOH уусмалаар эквивалент цэг хүртэл титрлэнэ. Эквивалент цэгт хүрэхийн тулд 30 мл NaOH уусмал шаардлагатай. CH₃COOH уусмалын молийн хэмжээг тооцоолно уу.
Шийдэл:
Дараах урвалууд үүсдэг:
""
CH₃COOH + NaOH → CH₃COONa + H₂O
""
Энэ урвал нь мөн 1:1 харьцаатай явагддаг.
1. Ашигласан NaOH-ийн молийн тоог тооцоолно уу:
""
NaOH-ийн молийн тоо = Моляр чанар x Эзлэхүүн
= 0.1 М x 0.030 Л
= 0.003 моль
""
2. CH3₃COOH-ийн молийн тоо нь урвалд орсон NaOH-ийн молийн тоотой ижил байна (харьцаа 1:1):
""
CH₃COOH-ийн молийн тоо = 0.003 моль
""
3. CH₃COOH-ийн молийн хэмжээг тооцоолно уу:
""
Моляр чанар (M) = Молийн тоо / Эзэлхүүн
= 0.003 моль / 0.025 л
= 0.12 М
""
Тиймээс CH3₃COOH уусмалын молийн агууламж 0.12 М байна.
Жишээ асуулт 4: Уусмалыг шингэлэх
Асуулт:
100 мл 1 М H₂SO₄ уусмалыг шингэлж, концентрацийг нь 0.25 М болгохын тулд ямар хэмжээний ус нэмэх шаардлагатай вэ?
Шийдэл:
1. Шингэрүүлэлтийн томъёог ашиглана уу (M₁V₁ = M₂V₂):
– M₁ = 1 M
– V₁ = 100 мл
– M₂ = 0.25 M
2. V₂-г тооцоол:
""
M₁V₁ = M₂V₂
1 M x 100 мл = 0.25 M x V₂
V₂ = (1 x 100) / 0.25
= 400 мл
""
3. Нэмэх усны хэмжээг тооцоолно уу:
""
Нэмэгдсэн усны хэмжээ = V₂ – V₁
= 400 мл – 100 мл
= 300 мл
""
Тиймээс H₂SO₄ уусмалыг 1 мл-ээс 0.25 мл хүртэл шингэлэхийн тулд 300 мл ус нэмэх шаардлагатай.
Жишээ асуулт 5: Хур тунадасны урвал
Асуулт:
100 мл 0.1 М AgNO₃ уусмалыг 100 мл 0.1 М NaCl уусмалтай холиход хэдэн грамм AgCl тунадас үүсэх вэ?
Шийдэл:
Дараах урвалууд үүсдэг:
""
AgNO₃ + NaCl → AgCl (тунадас) + NaNO₃
""
Энэ урвал 1:1 харьцаатай явагдана.
1. AgNO₃ болон NaCl-ийн молийн тоог тооцоолно уу:
""
AgNO₃-ийн молийн тоо = Моляр чанар x Эзэлхүүн
= 0.1 М x 0.100 Л
= 0.01 моль
NaCl-ийн молийн тоо = Моляр чанар x Эзлэхүүн
= 0.1 М x 0.100 Л
= 0.01 моль
""
2. Урвалын харьцаа 1:1 тул үүссэн AgCl-ийн молийн тоо = AgNO₃ эсвэл NaCl-ийн молийн тоо:
""
AgCl-ийн молийн тоо = 0.01 моль
""
3. AgCl-ийн массыг тооцоолно уу:
– AgCl2-ийн молекул жин = Ag (107.87) + Cl2 (35.45) = 143.32 г/моль
""
AgCl-ийн масс = Мольны тоо x BM
= 0.01 моль х 143.32 г/моль
= 1.4332 гр
""
Тэгэхээр үүссэн AgCl тунадасны масс нь 1.4332 грамм байна.
Дүгнэлт
Энэ нийтлэлд уусмалын стехиометрийн хэд хэдэн жишээ асуудал, шийдлүүдийг авч үзсэн бөгөөд үүнд молийн хэмжээг тооцоолох, саармагжуулах урвал, хүчил-суурь титрлэлт, шингэрүүлэлт, тунадасжилт зэрэг орно. Эдгээр жишээг ойлгосноор бид уусмалын стехиометрийн тухай ойлголтыг бодит нөхцөл байдалд хэрхэн хэрэгжүүлж байгааг илүү сайн ойлгох боломжтой. Уусмалын стехиометр нь зөвхөн химийн судалгаанд чухал ач холбогдолтой төдийгүй эм зүй, биохими, химийн үйлдвэрлэл зэрэг янз бүрийн салбарт өргөн хэрэглэгддэг.
