Suhi zrak ima otprilike 78% plina dušika (N2), 21% plina kisika (O2) i 1% ostalih plinova, u volumenu. To znači da imamo omjer 1: 4: 5 kisika, plina dušika i ukupnog zraka.
Zrak sudjeluje u mnogim reakcijama, posebno u reakcijama oksidacije kao što je izgaranje. U stvarnosti, međutim, jedina komponenta zraka koja reagira je kisik, s tim da se dušik smatra inertnim. No, iako ne sudjeluje u reakciji, dušik je dio reakcijskog zraka i konačnih proizvedenih plinova.
Dakle, kad se reakcija odvija uz sudjelovanje zraka, možda će biti potrebno pronaći čimbenike kao što su: koja je masa kisika koji reagirao, koliki je volumen zraka, koliki je volumen završnih reakcijskih plinova, koliko je dušika bilo u zraku i konačnim plinovima i tako dalje protiv.
Pogledajte primjer u nastavku i pogledajte dva načina na koja se mogu izvršiti ovi izračuni. Jedan način je korištenje pravila tri, a drugi korištenje navedenog stehiometrijskog omjera ( 1 (kisik) : 4 (dušik) : 5 (zrak)):
Primjer:
Pretpostavimo da volumen od 40 L metana (CH
4) u potpunosti je izgorio, pod okolnim uvjetima temperature i tlaka, dajući ugljični dioksid (CO2) i vode (H2O). Uzimajući u obzir približni sastav zraka od 80% dušika (N2) i 20% plina kisika (O2), odgovor:a) Koliki je volumen utrošenog plina kisika u ovoj reakciji?
b) Koliki je volumen zraka potreban za izgaranje?
c) Koliki je ukupan volumen plinova na kraju reakcije?
Rješenje:
a) Da bismo izvršili ovaj izračun, moramo napisati kemijsku jednadžbu koja predstavlja uravnoteženo izgaranje metana:
CH4 + 2 O2 → CO2 + 2 H2O
1 mol 2 mol 1 mol 2 mol
S obzirom da je prinos reakcije bio 100%, imamo:
1 L CH4 2 L od O2
40 L CH4 x
x = 40 L. 2 L
1 L
x = 80 L od O2 (g)
U tim uvjetima potrošeno je 80 L plina kisika.
b) Ako je volumen kisika 80 L, volumen zraka bit će:
20% O2 100% zrak
80 L od O2 x
x = 80 L. 100%
20%
x = 400 L zraka
Drugi način rješavanja ovog problema bio je korištenje omjera kisika i zraka prikazanog na početku teksta, koji je 1: 5. Dakle, bilo je dovoljno pomnožiti volumen kisika s 5:
80 L. 5 = 400 L zraka
c) CH4 + 2 O2 → CO2 + 2 H2O
1 mol 2 mol 1 mol 2 mol
40 L 80 L 40 L 80 L
Iz gornje reakcije vidimo da je dobiveno 40 L ugljičnog dioksida i 80 L vode, što daje ukupno 120 L proizvoda. Ali, u zraku je još uvijek prisutan dušikov plin koji ne reagira. Dakle, moramo saznati i koliki je njegov volumen:
80% N2 100% zrak 80% N2 20% O2
x 400 L zraka ili x 80 L zraka
x = 80 L. 400L x = 80 %. 80L
100% 20%
x = 320 L od N2x = 320 L od N2
Ovaj se izračun mogao obaviti i jednostavnije, koristeći omjer 1: 4: 5.
1 The2 4 N2 ili 5 zraka 4 N2
80 L x 400 L x
x = 320 Lx = 320 L
Sada samo dodajte ovu vrijednost vrijednosti ostalih plinova da biste znali ukupan volumen plinova na kraju reakcije:
120 + 320 = 440L plinova
Napisala Jennifer Fogaça
Diplomirao kemiju
Izvor: Brazil škola - https://brasilescola.uol.com.br/quimica/participacao-ar-nas-reacoes-quimicas.htm
