실험제목 : 화학양론과 한계반응물
실험이론 : 화학반응을 수행할 때 반응물은 화학반응식에 나타나 있는 화학양론적 비율대로 주어지지 않는다
화학양론(stoichiometry)
① 화학반응에서 반응물과 생성물사이의 질량관계
② 화합물에서 원소들의 원자 비율 관계
화학양론은 기본적으로, 화학반응이 일어날 때 원래의 원자가 없어지거나 새로운 원자가 생겨나지 않으며 각 원자의 양은 전 반응 동안 보존된다는 사실에 바탕을 둔다. 일정성분비의 법칙, 질량보존의 법칙, 배수비례의 법칙이 이에 관한 법칙들이다. 예를 들어, 뷰테인의 연소를 화학양론에 따라 해석하면 다음과 같다.
2개의 뷰테인 분자와 13개의 산소 분자가 반응하여 8개의 이산화탄소 분자와 10개의 물 분자가 생성되었다. 또는 뷰테인 2몰과 산소 13몰이 반응하여 이산화탄소 8몰과 물 10몰이 생성되었다. 질량 측면에서는 116.3g의 뷰테인과 416g의 산소가 반응하여 352.1g의 이산화탄소와 180.2g의 물이 생성되었다. 반응 전 탄소의 개수는 8개, 수소의 개수는 20개, 산소의 개수는 26개였으며 반응 전후 원소의 개수가 보존되었음을 알 수 있다.
반응에서 화학종의 반응 참여도를 화학양론계수로 나타낸다. 화학양론계수는 화학양론식에서 각 화학종의 계수를 말하는데, 보통 몰수로 나타낸다. 위의 반응에서 각 화학종의 화학양론계수는 뷰테인이 8, 산소가 13, 이산화탄소가 8, 물이 10이다. 화학양론비는 화학양론식에서 계수비로 반응물과 생성물 간의 환산인자이다. 환산인자를 이용하여 위의 반응에서 90.1g의 물을 만들고 싶을 때 필요한 산소의 양을 계산하면 다음과 같다.
균형반응식 : → 반응물과 생성물의 질량, 즉 양쪽의 원자 종류와 개수가 같게 균형
→ 화학식 앞에 있는 계수 : 화학종의 개수 또는 몰수
한계반응물 : 반응에서 제일 먼저 소모되는 반응물
초과반응물 : 한계반응물과 반응하는데 필요한 것보다 많은 양으로 존재하는 다른 반응물
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2014.05.23
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