Aerul uscat are aproximativ 78% azot gazos (N2), 21% oxigen gazos (O2) și 1% din alte gaze, în volum. Aceasta înseamnă că avem un raport de 1: 4: 5 de oxigen gazos, azot gazos și respectiv aer total.
Aerul participă la multe reacții, în special la reacții de oxidare, cum ar fi combustia. Cu toate acestea, în realitate, singura componentă a aerului care reacționează este oxigenul, azotul fiind considerat inert. Dar, deși nu participă la reacție, azotul face parte din aerul care reacționează și din gazele finale produse.
Astfel, atunci când are loc o reacție cu participarea aerului, poate fi necesar să se găsească factori precum: care este masa de oxigen care a reacționat, care este volumul de aer, care este volumul gazelor de reacție finale, cât de mult azot a fost prezent în aer și în gazele finale și așa mai departe împotriva.
Vedeți exemplul de mai jos și analizați două moduri care pot fi utilizate pentru efectuarea acestor calcule. O modalitate este utilizarea regulii a trei, iar cealaltă este utilizarea raportului stoichiometric citat ( 1 (oxigen) : 4 (azot) : 5 (aer)):
Exemplu:
Să presupunem că un volum de 40 L de metan (CH4) a fost complet arsă, în condiții ambientale de temperatură și presiune, producând dioxid de carbon (CO2) și apă (H2O). Având în vedere o compoziție aproximativă a aerului de 80% azot gazos (N2) și 20% oxigen gazos (O2), Răspuns:
a) Care este volumul de oxigen gazos consumat în această reacție?
b) Care este volumul de aer necesar pentru ardere?
c) Care este volumul total de gaze la sfârșitul reacției?
Rezoluţie:
a) Pentru a efectua acest calcul, trebuie să scriem ecuația chimică care reprezintă arderea echilibrată a metanului:
CH4 + 2 O2 → CO2 + 2 H2O
1 mol 2 mol 1 mol 2 mol
Având în vedere că randamentul reacției a fost de 100%, avem:
1 L de CH4 2 L de O2
40 L de CH4 X
x = 40 L. 2 L
1 L
x = 80 L de O2 (g)
80 L de oxigen gazos au fost consumate în aceste condiții.
b) Dacă volumul de oxigen este de 80 L, volumul de aer va fi:
20% din O2 100% aer
80 L de O2 X
x = 80 L. 100%
20%
x = 400 L de aer
O altă modalitate de a rezolva această problemă a fost utilizarea raportului oxigen gazos / aer prezentat la începutul textului, care este 1: 5. Deci, a fost suficient să înmulțim volumul de oxigen cu 5:
80 L. 5 = 400 L de aer
c) CH4 + 2 O2 → CO2 + 2 H2O
1 mol 2 mol 1 mol 2 mol
40 L 80 L 40 L 80 L
Din reacția de mai sus, vedem că s-au obținut 40 L de dioxid de carbon și 80 L de apă, ceea ce dă un total de 120 L de produse. Dar, există încă azot gazos prezent în aer care nu reacționează. Deci, trebuie să aflăm care este și volumul său:
80% din N2 100% aer 80% N.2 20% din O2
x 400 L de aer sau x 80 L de aer
x = 80 L. 400L x = 80 %. 80L
100% 20%
x = 320 L de N2x = 320 L de N2
Acest calcul s-ar fi putut face și mai simplu, folosind raportul 1: 4: 5.
1 The2 4 N2 sau 5 aer 4 N2
80 L x 400 L x
x = 320 Lx = 320 L
Acum, trebuie doar să adăugați această valoare cu cea a celorlalte gaze pentru a cunoaște volumul total de gaze la sfârșitul reacției:
120 + 320 = 440L de gaze
De Jennifer Fogaça
Absolvent în chimie
Sursă: Școala din Brazilia - https://brasilescola.uol.com.br/quimica/participacao-ar-nas-reacoes-quimicas.htm