Ο ξηρός αέρας έχει περίπου 78% αέριο άζωτο (Ν2), 21% αέριο οξυγόνο (Ο2) και 1% άλλων αερίων, σε όγκο. Αυτό σημαίνει ότι έχουμε αναλογία 1: 4: 5 αερίου οξυγόνου, αζώτου και ολικού αέρα, αντίστοιχα.
Ο αέρας συμμετέχει σε πολλές αντιδράσεις, ειδικά σε αντιδράσεις οξείδωσης όπως η καύση. Στην πραγματικότητα, ωστόσο, το μόνο συστατικό του αέρα που αντιδρά είναι το οξυγόνο, με το άζωτο να θεωρείται αδρανές. Όμως, αν και δεν συμμετέχει στην αντίδραση, το άζωτο είναι μέρος του αντιδρώντος αέρα και των τελικών αερίων που παράγονται.
Έτσι, όταν λαμβάνει χώρα αντίδραση με τη συμμετοχή του αέρα, μπορεί να είναι απαραίτητο να βρεθούν παράγοντες όπως: ποια είναι η μάζα του οξυγόνου που αντέδρασε, ποιος είναι ο όγκος του αέρα, ποιος είναι ο όγκος των τελικών αερίων αντίδρασης, πόσο άζωτο υπήρχε στον αέρα και στα τελικά αέρια και ούτω καθεξής κατά.
Δείτε το παρακάτω παράδειγμα και δείτε δύο τρόπους που μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την εκτέλεση αυτών των υπολογισμών. Ο ένας τρόπος είναι ο κανόνας των τριών και ο άλλος είναι ο αναφερόμενος στοιχειομετρικός λόγος (
1 (οξυγόνο) : 4 (άζωτο) : 5 (αέρας)):Παράδειγμα:
Ας υποθέσουμε ότι ένας όγκος 40 L μεθανίου (CH4) κάηκε εντελώς, υπό συνθήκες περιβάλλοντος θερμοκρασίας και πίεσης, παράγοντας διοξείδιο του άνθρακα (CO2) και νερό (Η2Ο). Λαμβάνοντας υπόψη την κατά προσέγγιση σύνθεση του αερίου αζώτου 80% (Ν2) και 20% αέριο οξυγόνο (O2), απάντηση:
α) Ποιος είναι ο όγκος του αερίου οξυγόνου που καταναλώνεται σε αυτήν την αντίδραση;
β) Ποιος είναι ο όγκος του αέρα που απαιτείται για την καύση;
γ) Ποιος είναι ο συνολικός όγκος των αερίων στο τέλος της αντίδρασης;
Ανάλυση:
α) Για να εκτελέσουμε αυτόν τον υπολογισμό, πρέπει να γράψουμε τη χημική εξίσωση που αντιπροσωπεύει την ισορροπημένη καύση μεθανίου:
Χ.Χ.4 + 2 O2 → CO2 + 2 Ω2Ο
1 mol 2 mol 1 mol 2 mol
Λαμβάνοντας υπόψη ότι η απόδοση της αντίδρασης ήταν 100%, έχουμε:
Μην σταματάς τώρα... Υπάρχουν περισσότερα μετά τη διαφήμιση;)
1 L CH4 2 L του Ο2
40 λίτρα CH4 Χ
x = 40 Λ. 2 λ
1 λ
x = 80 L του Ο2 (ζ)
80 L αερίου οξυγόνου καταναλώθηκαν υπό αυτές τις συνθήκες.
β) Εάν ο όγκος οξυγόνου είναι 80 L, ο όγκος του αέρα θα είναι:
20% του Ο2 100% αέρας
80 L του Ο2 Χ
x = 80 Λ. 100%
20%
x = 400 L αέρα
Ένας άλλος τρόπος για να λυθεί αυτό το ζήτημα ήταν να χρησιμοποιήσετε την αναλογία αερίου οξυγόνου προς αέρα που εμφανίζεται στην αρχή του κειμένου, που είναι 1: 5. Έτσι, ήταν αρκετό να πολλαπλασιαστεί ο όγκος οξυγόνου με 5:
80 Λ. 5 = 400 L αέρα
γ) CH4 + 2 O2 → CO2 + 2 Ω2Ο
1 mol 2 mol 1 mol 2 mol
40 L 80 L 40 L 80 Λ
Από την παραπάνω αντίδραση, βλέπουμε ότι ελήφθησαν 40 L διοξειδίου του άνθρακα και 80 L νερού, το οποίο δίνει συνολικά 120 L προϊόντων. Όμως, υπάρχει ακόμα το αέριο άζωτο στον αέρα που δεν αντιδρά. Πρέπει λοιπόν να μάθουμε τι είναι και ο όγκος του:
80% του Ν2 100% αέρας 80% Β2 20% του Ο2
x 400 L αέρα ή x 80 L αέρα
x = 80 Λ. 400L x = 80 %. 80L
100% 20%
x = 320 L του Ν2x = 320 L του Ν2
Αυτός ο υπολογισμός θα μπορούσε επίσης να γίνει πιο απλά, χρησιμοποιώντας την αναλογία 1: 4: 5.
1 Το2 4 Ν2 ή 5 αέρας 4 Β2
80 L x 400 L x
x = 320 λίτραx = 320 λίτρα
Τώρα, απλώς προσθέστε αυτήν την τιμή με αυτήν των άλλων αερίων για να μάθετε τον συνολικό όγκο των αερίων στο τέλος της αντίδρασης:
120 + 320 = 440L αερίων
Από την Jennifer Fogaça
Αποφοίτησε στη Χημεία
Θα θέλατε να αναφέρετε αυτό το κείμενο σε σχολείο ή ακαδημαϊκό έργο; Κοίτα:
FOGAÇA, Jennifer Rocha Vargas. "Συμμετοχή του αέρα σε χημικές αντιδράσεις" · Σχολείο της Βραζιλίας. Διαθέσιμο σε: https://brasilescola.uol.com.br/quimica/participacao-ar-nas-reacoes-quimicas.htm. Πρόσβαση στις 28 Ιουνίου 2021.
