Stöchiometrie

Inhaltsverzeichnis

1 Prinzipien der stöchiometrischen Rechnung (anschaulich) 2 stöchiometrische Bilanz (mathematische Formulierung) 3 Umsatz (Xi) 3.1 Beispiel 4 Ausbeute 4.1 Beispiel 5 Selektivität 6 Umsatz Ausbeute und Selektivität 7 Geschichte und Herkunft des Wortes Stöchiometrie

Prinzipien der stöchiometrischen Rechnung (anschaulich)

Wie viel Wasserstoff entsteht bei der Reaktion 1 g Lithium mit Wasser?

1. Schritt: Zuerst muss die Reaktionsgleichung für die Umsetzung erstellt werden. Eine Reaktionsgleichung beschreibt die nicht nur qualitativ ( Was? ) sondern auch quantitativ ( Wie viel? ). Deshalb muss man erst einmal wissen miteinander reagiert und die Edukte (Ausgangsstoffe) und Produkte (Endstoffe) bestimmen.
Dies kann man zuerst einmal mit einer Wortgleichung machen ...

... um sich dann zu überlegen die Symbol-Schreibweise für die Stoffe lautet:

Damit die Umsetzung auch quantitativ richtig die Reaktionsgleichung beschrieben wird muss die Reaktionsgleichung werden momentan enthalten die Edukte 2 H-Atome bei den Produkten 3 H-Atome vorkommen:

Nun ist die Reaktionsgleichung richtig.

2. Schritt: Die Berechnung beruht auf dem Prinzip Proportionalität: Je mehr man einsetzt um so mehr man heraus . Man bestimmt deshalb die Massen der Moleküle die an der Reaktion beteiligt sind. verwendet man die Atommassen in der Einheit wie sie im Periodensystem zu finden sind.

2 Li	+	2 H 2 O	->	H 2	+	2 LiOH
m = 2 * 7u = 14u		m = 2 * (2 * + 16u) = 36u		m = 2 * 1u = 2u		m = 2 * ( 7u 16 u + 1u ) = 48u

So weiß man nun dass 7 Lithium zu 1 u Wasserstoff reagieren. Daraus man nun das Ergebnis berechnen:

Man kann in dieser Gleichung die u wegkürzen und sie nach x auflösen:

Das Ergebnis der stöchiometrischen Rechnung ist dass für jedes eingesetzte Gramm 0 143 g Wasserstoff entstehen. Mit Hilfe Dichte kann man dann noch das Volumen entstandenen Wasserstoffs berechnen: Es entstehen 1 60 Wasserstoff.

siehe auch: Massenanteil w

stöchiometrische Bilanz (mathematische Formulierung)

Um jede beliebige Reaktion bilanzieren zu wird zu einer allgemeineren Schreibweise übergegangen. Für einfache chemische Reaktion lautet sie beispielsweise:

   <math> \left| v_1 \right| A_1 \left| \right| A_2 = \left| v_3 \right| A_3 v_4 \right| A_4 </math>    

• wobei v _i die stöchiometrische Verhältniszahlen sind. Da sich eine Reaktion unterschiedliche Reaktionsgleichungen aufstellen lassen (CO 1/2O ₂ -> CO ₂ oder 2CO + O ₂ -> 2CO ₂ ) müssen vor der Bilanzierung die stöchiometrische festgelegt werden. Dabei gilt:
  • Edukte bekommen immer einen negativen stöchiometrische
  • Produkte einen positiven stöchiometrische Verhältniszahlen
  • und Begleitstoffen (Stoffe die nicht an Reaktion teilnehmen) bekommen eine stöchiometrische Verhältniszahl von

Bei der Reaktion verändern sich die (genauer die Molenbrüche (n)) der Reaktanten in Maße wie die stöchiometrischen Verhältniszahlen es vorgeben. stöchiometrische Bilanz für die Raktanten i und ergibt sich als:

 <math> {n_{i 0} - n_i \over = {n_{k 0} - n_k \over v_k}  

 <math> {n_{i 0} - n_i \over 0} - n_k} = {v_i \over v_k}  

 <math> {\dot n_{i 0} - \dot \over \dot n_{k 0} - \dot n_k} {v_i \over v_k} </math>  

Umsatz (X _i )

ist Begriff aus der chemischen Reaktionstechnik und beschreibt wieviel Edukt bei einer reagiert. Mit dem Umsatz(grad) wird angegeben welcher eines Ausgangsstoffes beim Verlassen des Reaktors in chemische Stoffe durch chemische Reaktion umgewandelt wurde. Etwas mathematischer ausgedrückt; Der ist der Anteil der umgesetzten Menge einer i bezogen auf die eingesetzte Menge n _{i 0}

 <math> X_i ={ n_{i 0} - \over n_{i 0} } </math>  

• wobei n _i die noch vorhandene Menge der Komponente ist

Beispiel

Einem chemischen Reaktor werden 100 Teile und 50 Teile "B" zugeführt. Die darin chemische Reaktion sei

A + B => C +

d.h. es reagiert jeweils ein Teil mit einem Teil "B" zu je einem "C" und "D". In diesem Fall würde Umsatz auf den Stoff "B" bezogen werden "A" im Überschuß vorliegt.

Wenn nun eine Mischung aus 90 "A" 40 Teilen "B" und je 10 "C" und "D" den Reaktor verläßt dann der resultierende Umsatzgrad 0 2 oder 20% es wurden 20% des in den Reaktor "B" ( (50-40)/50 = 10/50) in andere umgewandelt.

Ausbeute

 Für einen Satzbetrieb gilt: <math> Y_P {n_P - n_{P 0} \over n_{P 0}} {\left| v_k \right| \over v_P} </math> Für Durchflussbetrieb gilt entsprechend: <math> Y_P = {\dot - \dot n_{P 0} \over \dot n_{P \cdot {\left| v_k \right| \over v_P} </math> 

Beispiel

Einem chemischen Reaktor werden 100 Teile und 50 Teile "B" zugeführt. Die darin chemischen Reaktion seien

A + B => C +

2 C => E (Folgereaktion)

d.h. es reagiert jeweils ein Teil mit einem Teil "B" zu je einem "C" und "D". Außerdem können zwei Teile zu einem Teil "E" reagieren. In diesem würden Umsatzgrad und Ausbeute auf den Stoff "B" werden da "A" im Überschuß vorliegt.

Nun verläßt eine Mischung aus 60 "A" 10 Teilen "B" 20 Teilen "C" Teilen "D" und 10 Teilen "E" den In der ersten Reaktion wurden also je Teile "A" und "B" in je 40 "C" und "D" umgewandelt. Nach der zweiten wurden 20 Teile "C" in 10 Teile umgewandelt.

Hier wäre nun die Ausbeute an gleich 80% (oder 0 8) da 40/50 0 8. Die Ausbeute an "C" wäre gleich 40% (20/50) da ein Teil weiterreagiert

Selektivität

 <math> S = {gebildete Menge (k) umgesetzte Menge (i)} = {(n_k - n_{k \cdot \left|v_i \right| \over (n_{k 0} - \cdot v_k} = {Y_k \over X_i} </math> 

Umsatz Ausbeute und Selektivität

Kombiniert man die Definitionen für Umsatz und Selektivität mit einander erhält man einen Zusammenhang der drei Größen:

   <math> Y_P = X_k \cdot S_P    

Das bedeutet dass wenn es nur mögliche Reaktion gibt ist S=1 und die X gleich dem Umsatz Y.

Es gilt ferner:

 <math> \sum_{alle S}S = 1 </math> 

 <math> \sum_{alle Y}Y = X </math> 

Geschichte und Herkunft des Wortes Stöchiometrie

1.) zur platonischen Sphärenharmonie des Timaiosdialogs

2.) zur Spagyrik des Mediziners Theologen und Paracelsus und

3.) zur Astronomie von Kepler besitzt

weil im Werk "Anfangsgründe der Stöchiometrie" Experimente in eine mathematische Beziehung zu den der Planetenkonstellationen gesetzt wurden sodass jedes Chemieexperiment einmalig ist und nicht wiederholbar weil sich die Planetenkonstellationen eine Stunde dem 1. Experiment oder einen Tag nach 1. Experiment bereits geändert haben. Es wird daß sich neben Chemiehistorikern endlich mal Alt-Philologen Theologen (Naturtheologie-Experten) und Philosophen (Platon-Experten) der Interpretation Stöchiometriebegriffs IN ÜBER 20 Sprachen der Welt denn nicht nur auf deutsch sondern auch englisch französisch spanisch niederländisch polnisch schedisch griechisch norwegisch finnisch tschechisch portugiesisch usw... findet sich gleiche chemisch-fachidiotische und daher antiganzheitliche anti-alchemistische und antihumanistischen Stöchiometrieauslegung wie im Deutschen.

Wer kann mir helfen den obigen in diese verschiedenen Sprachen zu übersetzen??

Bücher zum Thema Stöchiometrie

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