Encyclopædia Britannica, Inc.See all videos for this article
În reacțiile în condiții normale de laborator, materia nu este nici creată, nici distrusă, iar elementele nu se transformă în alte elemente. Prin urmare, ecuațiile care descriu reacții trebuie să fie echilibrate; adică, același număr de atomi de fiecare tip trebuie să apară pe laturile opuse ale ecuației. Ecuația echilibrată pentru reacția fier-sulfură arată că un atom de fier poate reacționa cu un atom de sulf pentru a da o unitate de formulă de sulfură de fier.
Cimiștii lucrează în mod obișnuit cu cantități cântăribile de elemente și compuși. De exemplu, în ecuația fier-sulfură, simbolul Fe reprezintă 55,845 grame de fier, S reprezintă 32,066 grame de sulf, iar FeS reprezintă 87,911 grame de sulfură de fier. Deoarece materia nu este creată sau distrusă în cadrul unei reacții chimice, masa totală a reactanților este aceeași cu masa totală a produselor. Dacă se folosește o altă cantitate de fier, de exemplu, o zecime din cantitatea de fier (5,585 grame), se poate consuma doar o zecime din cantitatea de sulf (3,207 grame) și se produce doar o zecime din cantitatea de sulfură de fier (8,791 grame). Dacă inițial au fost prezente 32,066 grame de sulf cu 5,585 grame de fier, atunci la încheierea reacției vor rămâne 28,859 grame de sulf.
Reacția metanului (CH4, un component majoritar al gazului natural) cu oxigenul molecular (O2) pentru a produce dioxid de carbon (CO2) și apă poate fi reprezentată prin ecuația chimică CH4(g) + 2O2(g) → CO2(g) + 2H2O(l) Aici apare o altă caracteristică a ecuațiilor chimice. Numărul 2 care precede O2 și H2O este un factor stoichiometric. (Numărul 1 care precede CH4 și CO2 este implicit.) Aceasta indică faptul că o moleculă de metan reacționează cu două molecule de oxigen pentru a produce o moleculă de dioxid de carbon și două molecule de apă. Ecuația este echilibrată deoarece același număr de atomi din fiecare element apare pe ambele părți ale ecuației (aici un atom de carbon, patru de hidrogen și patru de oxigen). În mod analog cu exemplul fier-sulfur, putem spune că 16 grame de metan și 64 de grame de oxigen vor produce 44 de grame de dioxid de carbon și 36 de grame de apă. Altfel spus, 80 de grame de reactanți vor duce la 80 de grame de produși.
Raportul dintre reactanți și produși într-o reacție chimică se numește stoichiometrie chimică. Stoichiometria depinde de faptul că materia se conservă în procesele chimice, iar calculele care dau relații de masă se bazează pe conceptul de mol. Un mol de orice element sau compus conține același număr de atomi, respectiv de molecule, ca un mol de orice alt element sau compus. Conform unui acord internațional, un mol al celui mai comun izotop al carbonului (carbon-12) are o masă de exact 12 grame (aceasta se numește masă molară) și reprezintă 6,022140857 × 1023 atomi (numărul lui Avogadro). Un mol de fier conține 55,847 grame; un mol de metan conține 16,043 grame; un mol de oxigen molecular este echivalent cu 31,999 grame; iar un mol de apă are 18,015 grame. Fiecare dintre aceste mase reprezintă 6,022140857 × 1023 molecule.
.