อากาศแห้งมีประมาณ ก๊าซไนโตรเจน 78% (N2), ก๊าซออกซิเจน 21% (O2) และ 1% ของก๊าซอื่นๆ ในปริมาณ ซึ่งหมายความว่าเรามีอัตราส่วนของ 1: 4: 5 ของก๊าซออกซิเจน ก๊าซไนโตรเจน และอากาศทั้งหมด ตามลำดับ
อากาศมีส่วนร่วมในปฏิกิริยาหลายอย่าง โดยเฉพาะอย่างยิ่งปฏิกิริยาออกซิเดชัน เช่น การเผาไหม้ อย่างไรก็ตาม ในความเป็นจริง ส่วนประกอบเดียวของอากาศที่ทำปฏิกิริยาคือออกซิเจนโดยไนโตรเจนถือว่าเฉื่อย แต่ถึงแม้ว่าจะไม่มีส่วนร่วมในปฏิกิริยา แต่ไนโตรเจนก็เป็นส่วนหนึ่งของอากาศที่ทำปฏิกิริยาและก๊าซสุดท้ายที่ผลิตขึ้น
ดังนั้น เมื่อเกิดปฏิกิริยากับอากาศร่วม จึงอาจจำเป็นต้องหาปัจจัย เช่น มวลของออกซิเจนเป็นเท่าใด ปฏิกิริยา ปริมาตรของอากาศเป็นเท่าใด ปริมาตรของก๊าซปฏิกิริยาสุดท้ายเป็นเท่าใด ไนโตรเจนในอากาศและในก๊าซสุดท้ายเป็นเท่าใด เป็นต้น ต่อต้าน.
ดูตัวอย่างด้านล่างและดูสองวิธีที่สามารถนำมาใช้ในการคำนวณเหล่านี้ได้ วิธีหนึ่งคือการใช้กฎสามข้อและอีกวิธีหนึ่งคือการใช้อัตราส่วนปริมาณสัมพันธ์ที่ยกมา ( 1 (ออกซิเจน) : 4 (ไนโตรเจน) : 5 (อากาศ)):
ตัวอย่าง:
สมมติว่ามีปริมาณมีเทน 40 ลิตร (CH4) ถูกเผาจนหมด ภายใต้สภาวะแวดล้อมของอุณหภูมิและความดัน ทำให้เกิดคาร์บอนไดออกไซด์ (CO
2) และน้ำ (H2อ.) พิจารณาองค์ประกอบอากาศโดยประมาณของก๊าซไนโตรเจน 80% (N2) และก๊าซออกซิเจน 20% (O2) คำตอบ:ก) ปริมาณของก๊าซออกซิเจนที่ใช้ในปฏิกิริยานี้คืออะไร?
b) ปริมาณอากาศที่จำเป็นสำหรับการเผาไหม้คืออะไร?
c) ปริมาตรรวมของก๊าซเมื่อสิ้นสุดปฏิกิริยาคือเท่าใด
ความละเอียด:
ก) ในการคำนวณนี้ เราต้องเขียนสมการทางเคมีที่แสดงถึงการเผาไหม้มีเทนที่สมดุล:
CH4 + 2 โอ2 → CO2 + 2 ชั่วโมง2โอ
1 โมล 2 โมล 1 โมล 2 โมล
เมื่อพิจารณาว่าผลผลิตของปฏิกิริยาเท่ากับ 100% เรามี:
CH. 1 ลิตร4 O. 2 ลิตร2
CH. 40 ลิตร4 x
x = 40 ลิตร 2 ลิตร
1 ลิตร
x = 80 ลิตรของ O2(ก.)
ใช้ก๊าซออกซิเจน 80 ลิตรภายใต้เงื่อนไขเหล่านี้
ข) ถ้าปริมาตรออกซิเจน 80 ลิตร ปริมาตรอากาศจะเป็น:
20% ของ O2 อากาศ 100%
O. 80 ลิตร2 x
x = 80 ลิตร 100%
20%
x = อากาศ 400 ลิตร
อีกวิธีในการแก้ปัญหานี้คือการใช้อัตราส่วนของก๊าซออกซิเจนต่ออากาศที่แสดงไว้ที่ตอนต้นของข้อความ ซึ่งเท่ากับ 1: 5 ดังนั้นจึงเพียงพอที่จะคูณปริมาตรออกซิเจนด้วย 5:
80 ลิตร 5 = อากาศ 400 ลิตร
ค) CH4 + 2 โอ2 → CO2 + 2 ชั่วโมง2โอ
1 โมล 2 โมล 1 โมล 2 โมล
40 ลิตร 80 ลิตร 40 ลิตร 80 ลิตร
จากปฏิกิริยาข้างต้น เราจะเห็นว่าได้ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ 40 ลิตรและน้ำ 80 ลิตร ซึ่งให้ผลิตภัณฑ์ทั้งหมด 120 ลิตร แต่ยังคงมีก๊าซไนโตรเจนอยู่ในอากาศที่ไม่ทำปฏิกิริยา ดังนั้น เราต้องหาว่าปริมาตรของมันเป็นอย่างไร:
80% ของ N2 อากาศ 100% 80% ไม่มี2 20% ของ O2
x 400 ลิตรของอากาศหรือ x 80 ลิตรของอากาศ
x = 80 ลิตร 400L x = 80 %. 80L
100% 20%
x = 320 ลิตรของ N2x = 320 ลิตรของ N2
การคำนวณนี้สามารถทำได้ง่ายกว่าโดยใช้อัตราส่วน 1:4:5
1 ดิ2 4 ยังไม่มี2 หรือ 5 แอร์ 4 น2
80 L x 400 L x
x = 320 ลิตรx = 320 ลิตร
ตอนนี้ เพียงเพิ่มค่านี้กับค่าของก๊าซอื่นๆ เพื่อทราบปริมาตรรวมของก๊าซเมื่อสิ้นสุดปฏิกิริยา:
120 + 320 = 440L ของก๊าซ
โดย เจนนิเฟอร์ โฟกาซา
จบเคมี
ที่มา: โรงเรียนบราซิล - https://brasilescola.uol.com.br/quimica/participacao-ar-nas-reacoes-quimicas.htm