તત્વયોગમિતિ

સમતોલીત રાસાયણિક સમીકરણ ચોકલેટ ચીપ કૂકીઝ માટેની રેસિપી સાથે સમાનતા ધરાવે છે. તે બતાવે છે કે કયા પ્રક્રિયકો (સામગ્રીઓ) ભેગા થઈને કઈ નીપજો (કૂકીઝ) બનાવે છે. તે પ્રક્રિયકો ને નીપજોની વચ્ચે સંબંધ પણ બતાવે છે (જેમ કે કૂકીઝની એક પ્લેટ બનાવવા માટે કેટલા કપ લોટની જરૂર છે).

આ સંબંધને પ્રક્રિયા તત્વયોગમિતિ કહેવામાં આવે છે, પ્રાચીન ગ્રીક શબ્દો પરથી આ stoicheion ("તત્વ") અને metron ("માપન") તારવવામાં આવ્યા છે. આ આર્ટીકલમાં, આપણે જોઈશું કે રાસાયણિક પ્રક્રિયામાં ઉત્પન્ન થયેલા અને વપરાયેલા પદાર્થોના જથ્થો નક્કી કરવા માટે સમતોલીત રાસાયણિક સમીકરણમાં સમાયેલા તત્વયોગમિતીય ગણતરીઓનો ઉપયોગ કઈ રીતે કરી શકાય.

તત્વયોગમિતીય સંબંધનો સામાન્ય પ્રકાર મોલ ગુણોત્તર છે, જે રાસાયણિક પ્રક્રિયામાં કોઈ પણ બે પદાર્થોના મોલમાં જથ્થાને સંબંધિત કરે છે. આપણે સમતોલીત રાસાયણિક સમીકરણમાં દરેક ઘટકોની આગળના સહગુણકને જોઈને પદાર્થોની જોડ માટે મોલ ગુણોત્તર લખી શકીએ. ઉદાહરણ તરીકે, આયર્ન (III) ઓક્સાઇડ અને એલ્યુમિનિયમ ધાતુ વચ્ચેની પ્રક્રિયા માટેના સમીકરણને ધ્યાનમાં લો:

સમીકરણમાં સહગુણકો આપણને જણાવે છે કે $\ce{Fe2O3}$ ના $1$1 મોલ $\ce{Al}$ ના $2$2 મોલ સાથે પ્રક્રિયા કરે છે, $\ce{Fe}$ ના $2$2 મોલ અને $\ce{Al2O3}$ ના $1$1 મોલ બનાવે છે. આપણે $\ce{Fe2O3}$ અને $\ce{Al}$ વચ્ચેના સંબંધને નીચેના મોલ ગુણોત્તર તરીકે લખી શકીએ:

આ ગુણોત્તરનો ઉપયોગ કરીને, આપણે ગણતરી કરી શકીએ કે $\text{Fe}_2\text{O}_3$start text, F, e, end text, start subscript, 2, end subscript, start text, O, end text, start subscript, 3, end subscript ના ચોક્કસ જથ્થા સાથે સંપૂર્ણ પ્રક્રિયા કરવા માટે $\text{Al}$start text, A, l, end text ના મોલ જરૂરી છે, અથવા ઊલટું. સામાન્ય રીતે, રાસાયણિક પ્રક્રિયામાં સમાયેલા કોઈ પણ બે પદાર્થોના જથ્થા વચ્ચે ફેરવવા માટે મોલ ગુણોત્તરનો ઉપયોગ કરી શકાય. આ સમજવા માટે, એક ઉદાહરણ જોઈએ જ્યાં આપણે પ્રક્રિયકના જથ્થા વચ્ચે ફેરવવા મોલ ગુણોત્તરનો ઉપયોગ કરીએ છીએ.

નીચેના અસંતુલિત સમીકરણને ધ્યાનમાં લો:

સૌપ્રથમ ભાગ: આપણે સમીકરણને સંતુલિત કરવાની જરૂર છે! આ ઉદાહરણમાં, આપણી પાસે પ્રક્રિયક બાજુ $1$1 $\ce{Na}$ પરમાણુ અને $3$3 $\ce{H}$ પરમાણુ છે તેમજ $2$2 $\ce{Na}$ પરમાણુ અને $2$2 $\ce{H}$ પરમાણુ નીપજ બાજુ છે. આપણે $\ce{NaOH}$ ની આગળ $2$2 મૂકીને (જેથી દરેક બાજુ $2$2 $\text{Na}$start text, N, a, end text ના પરમાણુ છે) અને $\ce{H2O}$ ની આગળ બીજા $2$2 મૂકીને (જેથી દરેક બાજુએ $6$6 $\ce{O}$ પરમાણુ અને $4$4 $\ce{H}$ પરમાણુ છે.) સમીકરણને સંતુલિત કરી શકીએ. આ કરતા આપણને નીચેનું સંતુલિત સમીકરણ મળે:

હવે આપણી પાસે સંતુલિત સમીકરણ છે, તેથી પ્રશ્નને ઉકેલીએ પુનરાવર્તન માટે, આપણે $\ce{NaOH}$ નું દળ શોધવા માંગીએ છીએ જેની જરૂર $\ce{H2SO4}$ ના $3.10$3, point, 10 સાથે સંપૂર્ણ પ્રક્રિયા કરાવવા છે. આપણે નીચેના સ્ટેપનો ઉપયોગ કરીને આ તત્વયોગમિતીય પ્રશ્નને ઉકેલી શકીએ:

મોલ ગુણોત્તરનો ઉપયોગ કરીને $\ce{H2SO4}$ અને $\ce{NaOH}$ ના જથ્થાને સંબંધિત કરવા, આપણે સૌપ્રથમ $\ce{H2SO4}$ નો જથ્થો મોલમાં જાણવાની જરૂર છે. આપણે $\ce{H2SO4}$ ($\pu{98.08 g/mol}$) ના મોલર દળનો ઉપયોગ કરીને $\ce{H2SO4}$ ના $3.10$3, point, 10 ગ્રામને મોલમાં ફેરવી શકીએ:

હવે આપણી પાસે મોલમાં $\ce{H2SO4}$ નો જથ્થો છે, યોગ્ય મોલ ગુણોત્તરનો ઉપયોગ કરીને $\ce{H2SO4}$ ના મોલને $\ce{NaOH}$ ના મોલમાં ફેરવીએ. સંતુલિત રાસાયણિક સમીકરણમાં સહગુણકો મુજબ, $\ce{H2SO4}$ ના દરેક $1$1 મોલ માટે $\ce{NaOH}$ ના $2$2 મોલની જરૂર છે, તેથી મોલ ગુણોત્તર

$\ce{H2SO4}$ ના મોલની સંખ્યાને આ અવયવ વડે ગુણીને આપણને જરૂરી $\ce{NaOH}$ ના મોલની સંખ્યા આપે:

નોંધો કે આપણે મોલ ગુણોત્તર કઈ રીતે લખ્યો જેથી $\ce{H2SO4}$ ના મોલ કેન્સલ થાય છે, તે અંતિમ એકમ તરીકે $\ce{NaOH}$ ના મોલમાં પરિણમે છે. આ પ્રકારના પ્રશ્નોમાં એકમને સંખ્યા તરીકે કઈ રીતે સરળતાથી લઇ શકાય એ શીખવા માટે, દ્વિપરિમાણીય પૃથક્કરણ નો આ વિડીયો ચકાસો.

આપણને $\ce{NaOH}$ નું દળ ગ્રામમાં પૂછ્યું છે, તેથી આપણું અંતિમ સ્ટેપ $\ce{NaOH}$ ના $6.32 \times 10^{-2}$6, point, 32, times, 10, start superscript, minus, 2, end superscript મોલને ગ્રામમાં ફેરવવાનું છે. આપણે આ $\ce{NaOH}$ ($\pu{40.00 g/mol}$) ના મોલર દળનો ઉપયોગ કરીને કરી શકીએ:

તેથી, આ પ્રક્રિયામાં $\ce{H2SO4}$ ના $3.10$3, point, 10 ના સંપૂર્ણ ઉપયોગ માટે $\ce{NaOH}$ ના $\pu{2.53 g}$ ગ્રામ જરૂરી છે.

ટૂંકી રીત: નીચેની પદાવલિમાં બતાવ્યા મુજબ, આપણે આ ત્રણેય સ્ટેપને એક જ ગણતરીમાં એકસાથે લઇ શકીએ:

જો તમે આ રીતનો ઉપયોગ કરતા હોવ તો એકમ પર ખુબ જ નજીકથી ધ્યાન આપો!

સમતોલીત રાસાયણિક સમીકરણ રાસાયણિક ફેરફારમાં સમાયેલા દરેક ઘટક વચ્ચેનો સંબંધ બતાવે છે. મોલ ગુણોત્તર લખવા માટે આપણે આ સંબંધનો ઉપયોગ કરી શકીએ, જેની મદદથી આપણે પ્રક્રિયક અને/અથવા નિપજના જથ્થા વચ્ચે ફેરવી શકીએ (આમ તત્વયોગમિતીય પ્રશ્નોને ઉકેલો!).

બીજી સામાન્ય તત્વયોગમિતિય ગણતરીઓ વિશેની વધુ માહિતી માટે, સીમિત પ્રક્રિયક અને નીપજ ટકાવારી જુઓ!