مشاركة الهواء في التفاعلات الكيميائية. الهواء في ردود الفعل

الهواء الجاف لديه حوالي 78٪ غاز نيتروجين (N₂) ، 21٪ غاز أكسجين (O₂) و 1٪ من الغازات الأخرى ، في حجم. هذا يعني أن لدينا نسبة 1: 4: 5 من غاز الأكسجين وغاز النيتروجين والهواء الكلي على التوالي.

يشارك الهواء في العديد من التفاعلات ، وخاصة تفاعلات الأكسدة مثل الاحتراق. في الواقع ، ومع ذلك ، المكون الوحيد للهواء الذي يتفاعل هو الأكسجين، مع اعتبار النيتروجين خاملًا. ولكن ، على الرغم من أنه لا يشارك في التفاعل ، إلا أن النيتروجين جزء من الهواء المتفاعل والغازات النهائية المنتجة.

وبالتالي ، عندما يحدث تفاعل بمشاركة الهواء ، فقد يكون من الضروري إيجاد عوامل مثل: ما هي كتلة الأكسجين التي تفاعل ، ما هو حجم الهواء ، ما هو حجم غازات التفاعل النهائي ، وكم النيتروجين الموجود في الهواء وفي الغازات النهائية وما إلى ذلك ضد.

انظر إلى المثال أدناه وانظر إلى طريقتين يمكن استخدامهما لإجراء هذه الحسابات. إحدى الطرق هي استخدام قاعدة العدد ثلاثة والأخرى تستخدم النسبة المتكافئة المقتبسة ( 1 (أكسجين) : 4 (نتروجين) : 5 (هواء)):

مثال:

افترض أن حجم 40 لترًا من الميثان (CH₄) تم حرقه بالكامل ، في ظل ظروف درجة حرارة وضغط محيطة ، مما أدى إلى إنتاج ثاني أكسيد الكربون (CO

₂) والماء (H₂س). النظر في تكوين تقريبي للهواء بنسبة 80٪ من غاز النيتروجين (N₂) و 20٪ غاز أكسجين (O₂)، إجابه:

أ) ما هو حجم غاز الأكسجين المستهلك في هذا التفاعل؟

ب) ما هو حجم الهواء اللازم للاحتراق؟

ج) ما هو الحجم الكلي للغازات في نهاية التفاعل؟

القرار:

أ) لإجراء هذا الحساب ، نحتاج إلى كتابة المعادلة الكيميائية التي تمثل احتراق الميثان المتوازن:

CH₄ + 2 س₂ → كو₂ + 2 ح₂ا
1 مول 2 مول 1 مول 2 مول
بالنظر إلى أن ناتج التفاعل كان 100٪ ، فلدينا:

1 لتر من CH₄ 2 لتر من O₂
40 لتر من CH₄ x
س = 40 لتر 2 لتر
1 لتر
س = 80 لتر من O_{2 (ز)}

تم استهلاك 80 لترًا من غاز الأكسجين في ظل هذه الظروف.

ب) إذا كان حجم الأكسجين 80 لترًا ، فسيكون حجم الهواء:

20٪ من O₂ 100٪ هواء
80 لتر من O₂ x
س = 80 لتر 100%
20%
س = 400 لتر من الهواء

هناك طريقة أخرى لحل هذه المشكلة وهي استخدام نسبة غاز الأكسجين إلى الهواء الموضحة في بداية النص ، وهي 1: 5. لذلك ، كان يكفي مضاعفة حجم الأكسجين بمقدار 5:

80 لتر 5 = 400 لتر من الهواء

ج) CH₄ + 2 س₂ → كو₂ + 2 ح₂ا
 1 مول 2 مول 1 مول 2 مول
 40 لتر 80 لتر 40 لتر 80 لتر

من التفاعل أعلاه ، نرى أنه تم الحصول على 40 لترًا من ثاني أكسيد الكربون و 80 لترًا من الماء ، مما يعطي إجمالي 120 لترًا من المنتجات. ولكن ، لا يزال هناك غاز النيتروجين الموجود في الهواء والذي لا يتفاعل. لذلك ، نحتاج إلى معرفة حجمه أيضًا:

80٪ من ن₂ 100٪ هواء 80٪ N₂ 20٪ من O₂
× 400 لتر من الهواء أو 80 لترًا من الهواء
س = 80 لتر 400 لتر س = 80 %. 80 لتر
100% 20%
x = 320 لترًا من N₂x = 320 لترًا من N₂

كان من الممكن أيضًا إجراء هذا الحساب بشكل أكثر بساطة ، باستخدام نسبة 1: 4: 5.

1₂ 4 ن₂ أو 5 هواء 4 إن₂
80 لتر × 400 لتر ×
س = 320 لترس = 320 لتر

الآن ، ما عليك سوى إضافة هذه القيمة مع قيمة الغازات الأخرى لمعرفة الحجم الإجمالي للغازات في نهاية التفاعل:

120 + 320 = 440 لترًا من الغازات

بقلم جينيفر فوغاسا
تخرج في الكيمياء

مصدر: مدرسة البرازيل - https://brasilescola.uol.com.br/quimica/participacao-ar-nas-reacoes-quimicas.htm