De droge lucht heeft ongeveer 78% stikstofgas (N2), 21% zuurstofgas (O2) en 1% van andere gassen, qua volume. Dit betekent dat we een verhouding hebben van 1: 4: 5 respectievelijk zuurstofgas, stikstofgas en totale lucht.
Lucht neemt deel aan veel reacties, vooral oxidatiereacties zoals verbranding. In werkelijkheid echter het enige bestanddeel van lucht dat reageert is zuurstof, waarbij stikstof als inert wordt beschouwd. Maar hoewel het niet deelneemt aan de reactie, maakt stikstof deel uit van de reagerende lucht en de uiteindelijke geproduceerde gassen.
Dus wanneer een reactie plaatsvindt met deelname van lucht, kan het nodig zijn om factoren te vinden zoals: wat is de hoeveelheid zuurstof die gereageerd, wat is het luchtvolume, wat is het volume van de uiteindelijke reactiegassen, hoeveel stikstof was er aanwezig in de lucht en in de uiteindelijke gassen enzovoort tegen.
Bekijk het onderstaande voorbeeld en bekijk twee manieren waarop deze berekeningen kunnen worden uitgevoerd. Een manier is het gebruik van de regel van drie en de andere is het gebruik van de geciteerde stoichiometrische verhouding (
1 (zuurstof) : 4 (stikstof) : 5 (lucht)):Voorbeeld:
Stel dat een volume van 40 L methaan (CH4) volledig verbrand, onder omgevingsomstandigheden van temperatuur en druk, met vorming van kooldioxide (CO2) en water (H2O). Rekening houdend met een geschatte luchtsamenstelling van 80% stikstofgas (N2) en 20% zuurstofgas (O2), antwoord:
a) Wat is het volume zuurstofgas dat bij deze reactie wordt verbruikt?
b) Wat is de hoeveelheid lucht die nodig is voor verbranding?
c) Wat is het totale gasvolume aan het einde van de reactie?
Resolutie:
a) Om deze berekening uit te voeren, moeten we de chemische vergelijking schrijven die een evenwichtige methaanverbranding voorstelt:
CH4 + 2 O2 → CO2 + 2 H2O
1 mol 2 mol 1 mol 2 mol
Aangezien de reactieopbrengst 100% was, hebben we:
Niet stoppen nu... Er is meer na de reclame ;)
1 L CH4 2 L O2
40 L CH4 X
x = 40 l. 2 L
1 L
x = 80 L O2(g)
Onder deze omstandigheden werd 80 L zuurstofgas verbruikt.
b) Als het zuurstofvolume 80 L is, is het luchtvolume:
20% van O2 100% lucht
80 L O2 X
x = 80 L. 100%
20%
x = 400 L lucht
Een andere manier om dit probleem op te lossen was om de verhouding van zuurstofgas tot lucht te gebruiken die aan het begin van de tekst wordt weergegeven, namelijk 1: 5. Het was dus voldoende om het zuurstofvolume met 5 te vermenigvuldigen:
80 l. 5 = 400 L lucht
c) CH4 + 2 O2 → CO2 + 2 H2O
1 mol 2 mol 1 mol 2 mol
40 L 80 L 40 L 80 L
Uit de bovenstaande reactie zien we dat 40 L kooldioxide en 80 L water werden verkregen, wat een totaal van 120 L producten geeft. Maar er is nog steeds het stikstofgas in de lucht dat niet reageert. We moeten dus ook uitzoeken wat het volume is:
80% van N2 100% lucht 80% Nee2 20% van O2
x 400 L lucht of x 80 L lucht
x = 80 L. 400L x = 80 %. 80L
100% 20%
x = 320 L van N2x = 320 L van N2
Deze berekening had ook eenvoudiger gekund met de verhouding 1:4:5.
1 De2 4 Nee2 of 5 lucht 4 N2
80 L x 400 L x
x = 320 Lx = 320 L
Voeg nu deze waarde toe aan die van de andere gassen om het totale gasvolume aan het einde van de reactie te kennen:
120 + 320 = 440L gassen
Door Jennifer Fogaça
Afgestudeerd in scheikunde
Wil je naar deze tekst verwijzen in een school- of academisch werk? Kijken:
FOGAÇA, Jennifer Rocha Vargas. "Deelname van lucht aan chemische reacties"; Brazilië School. Beschikbaar in: https://brasilescola.uol.com.br/quimica/participacao-ar-nas-reacoes-quimicas.htm. Betreden op 28 juni 2021.
