Den tørre luften har ca. 78% nitrogengass (N2), 21% oksygengass (O2) og 1% av andre gasser, i volum. Dette betyr at vi har et forhold på 1: 4: 5 av henholdsvis oksygengass, nitrogengass og total luft.
Luft deltar i mange reaksjoner, spesielt oksidasjonsreaksjoner som forbrenning. I virkeligheten, imidlertid, den eneste komponenten i luften som reagerer er oksygen, med nitrogen som ansett som inert. Men selv om det ikke deltar i reaksjonen, er nitrogen en del av den reagerende luften og de endelige produserte gassene.
Når en reaksjon finner sted med deltagelse av luft, kan det være nødvendig å finne faktorer som: hva er massen av oksygen som reagerte, hva er volumet av luft, hva er volumet av de endelige reaksjonsgassene, hvor mye nitrogen som var til stede i luften og i de endelige gassene og så videre imot.
Se eksemplet nedenfor og se på to måter som kan brukes til å utføre disse beregningene. Den ene måten er å bruke regelen på tre, og den andre bruker det siterte støkiometriske forholdet ( 1 (oksygen) : 4 (nitrogen) : 5 (luft)):
Eksempel:
Anta at et volum på 40 liter metan (CH4) ble fullstendig brent, under omgivelsesbetingelser for temperatur og trykk, og produserte karbondioksid (CO2) og vann (H2O). Tatt i betraktning en omtrentlig luftsammensetning på 80% nitrogengass (N2) og 20% oksygengass (O2), svar:
a) Hva er volumet av oksygengass som forbrukes i denne reaksjonen?
b) Hva er luftmengden som trengs for forbrenning?
c) Hva er det totale volumet av gasser på slutten av reaksjonen?
Vedtak:
a) For å utføre denne beregningen, må vi skrive den kjemiske ligningen som representerer balansert metanforbrenning:
CH4 + 2 O2 → CO2 + 2 H2O
1 mol 2 mol 1 mol 2 mol
Tatt i betraktning at reaksjonsutbyttet var 100%, har vi:
1 liter CH4 2 liter O2
40 L CH4 x
x = 40 L. 2 l
1 l
x = 80 L av O2 (g)
80 liter oksygengass ble konsumert under disse forholdene.
b) Hvis oksygenvolumet er 80 L, vil luftvolumet være:
20% av O2 100% luft
80 liter O2 x
x = 80 L. 100%
20%
x = 400 L luft
En annen måte å løse dette problemet på var å bruke forholdet mellom oksygengass og luft som ble vist i begynnelsen av teksten, som er 1: 5. Så det var nok å multiplisere oksygenvolumet med 5:
80 L. 5 = 400 liter luft
c) CH4 + 2 O2 → CO2 + 2 H2O
1 mol 2 mol 1 mol 2 mol
40 L 80 L 40 L 80 L
Fra ovennevnte reaksjon ser vi at det ble oppnådd 40 liter karbondioksid og 80 liter vann, som til sammen gir 120 liter produkter. Men det er fremdeles nitrogengassen tilstede i luften som ikke reagerer. Så vi må også finne ut hva volumet er:
80% av N2 100% luft 80% N2 20% av O2
x 400 L luft eller x 80 L luft
x = 80 L. 400L x = 80 %. 80L
100% 20%
x = 320 L av N2x = 320 L av N2
Denne beregningen kunne også ha blitt gjort enklere ved å bruke forholdet 1: 4: 5.
12 4 N2 eller 5 luft 4 N2
80 L x 400 L x
x = 320 lx = 320 l
Nå er det bare å legge til denne verdien med den for de andre gassene for å kjenne det totale gassvolumet på slutten av reaksjonen:
120 + 320 = 440L gasser
Av Jennifer Fogaça
Uteksamen i kjemi
Kilde: Brasilskolen - https://brasilescola.uol.com.br/quimica/participacao-ar-nas-reacoes-quimicas.htm