استوکیومتری، تناسب یا روش نردبانی؟

استوکیومتری چیست؟ استوکیومتری علم تعیین نسبت ها در واکنشهای شیمیایی است. تصور کنید می خواهیم با ترکیب کردن فلز سدیم با گاز کلر ، نمک خوراکی بسازیم برای این منظور نسبتی که باید از این دو عنصر برداریم ، ۲۳ گرم سدیم و ۳۵/۵ گرم کلر است تا ۵۸/۵ گرم نمک خوراکی به دست آید. هرکدام از این دو عنصر را که بیشتر یا کمتر برداریم محصول ناخالص می شود و یا مواد اولیه را دور ریخته ایم ضمن این که گاهی رعایت نکردن نسبت های استوکیومتری باعث می شود واکنش دلخواه ما انجام نشود مانند باروت سیاه.

امروزه در کتاب های درسی حل مسائل به روش نردبانی، استوکیومتری خوانده می شود. در کتاب های قدیمی مسائل استوکیومتری شیمی را از روش تناسب حل می کردیم که بسیار آسان تر و سریع تر بود و هنوز برای کنکور و همچنین در عمل و صرفه جویی در وقت مفید است. اما در کتاب های جدید باید استوکیومتری را به روش نردبانی حل کنیم.

قبول دارم که روش نردبانی برای برخی از مسائل شیمی یا فیزیک مانند تبدیل واحد کارآمد است و حل مسئله را بسیار آسان و روان می کند.
اما چرا در جایی که روش تناسب آسان تر است و سریع تر به جواب می رسد باید از روش نردبانی استفاده کنیم و آن را به دانش آموزان تحمیل کنیم؟

من در کلاس های کنکور یک جلسه را به این اختصاص می دادم که روش تناسب و نردبانی  را برای دانش آموزان مقایسه کنم و پس از آن برای حل مسائل کنکور از روش تناسب استفاده می کردم چون در مورد برخی مسائل تفاوت از نظر زمانی چشم گیر بود.

در زیر چند نمونه مسئله ی استوکیومتری را از دو روش تناسب و نردبانی حل می کنم تا تفاوت این دو روش از نظر سهولت و مدت زمان حل مسئله مقایسه  کنیم.

۱- چند گرم سدیم هیدرواکسید برای واکنش کامل با ۳/۱ گرم سولفوریک اسید لازم است؟

اطلاعات مسئله:
NaOH=40 g/mol
H2SO4=98 g/mol

2NaOH + H2​SO4​ → 2H2​O + Na2​SO4​

روش تناسب:
طبق معادله واکنش هر دو مول سدیم هیدرواکسید با یک مول سولفوریک اسید واکنش می دهد از آنجایی که در داده های مسئله هر دو مقدار داده شده و خواسته بر اساس گرم می باشد پس ما هم در تشکیل تناسب از مقادیر گرم استفاده می کنیم.

روش نردبانی:

۲- چند مول دی نیتروژن پنتا اکسید باید مصرف شود تا ۲۱۰ گرم نیتروژن دی اکسید حاصل شود؟
اطلاعات مسئله:
NO2=46 g/mol
N2O5=108 g/mol

2N2O5 → 4NO2 + O2

روش تناسب:
طبق معادله واکنش هر دو مول دی نیتروژن پنتا اکسید، چهار مول نیتروژن دی اکسید می دهد. از آنجایی که مقدار دی نیتروژن پنتا اکسید را بر حسب مول خواسته و مقدار نیتروژن دی اکسید را بر حسب گرم داده پس در تشکیل تناسب از همین واحد ها استفاده می کنیم:

روش نردبانی:

موارد بیشتر در مورد مقایسه روش تناسب با استوکیومتری را در لینک های زیر ببینید:

واکنش مس با نیتریک اسید

واکنش منگنز دی اکسید و هیدروکلریک اسید

واکنش های اکسید نافلز با آب

محاسبه مقدار رسوب در الکترولیز

استوکیومتری

سرچشمه ها:
https://www.khanacademy.org/science/ap-chemistry-beta/x2eef969c74e0d802:chemical-reactions/x2eef969c74e0d802:stoichiometry/a/stoichiometry