La stechiometria è la matematica alla base della scienza della chimica. Utilizzando leggi fisiche note come la legge di conservazione della massa e la legge delle proporzioni definite, la stechiometria viene utilizzata per raccogliere informazioni sulle quantità di vari elementi utilizzati in una reazione chimica e se hanno assunto la forma di gas, solidi o liquidi . Utilizzando la matematica, qualcuno può determinare le quantità di particolari elementi necessari per creare una reazione desiderata, o le quantità utilizzate nella generazione di una reazione che è già avvenuta.
Le lezioni di chimica iniziali in genere includono un’introduzione alla stechiometria, in cui agli studenti viene chiesto di bilanciare le equazioni chimiche sui compiti a casa e in classe. La stechiometria si basa sul fatto che gli elementi si comportano in modi prevedibili e che la materia non può essere creata o distrutta. Pertanto, quando gli elementi vengono combinati per creare una reazione, accadrà qualcosa di noto e specifico e l’esito della reazione può essere previsto sulla base degli elementi e delle quantità coinvolte.
I chimici esaminano sia i reagenti che i loro prodotti, che possono includere un nuovo composto chimico insieme ai resti. In un semplice esempio di stechiometria, i gas ossigeno e idrogeno si combinano per creare acqua, ma solo in quantità prestabilite. Data una determinata quantità di acqua, un chimico può determinare la quantità di ossigeno e acqua che è andata nella reazione che ha creato l’acqua, utilizzando la stechiometria e una conoscenza della chimica di base. I chimici che lavorano in laboratorio possono anche determinare la quantità di vari prodotti necessari per creare una particolare reazione prima di intraprendere un esperimento.
Uno dei fondamenti dei calcoli stechiometrici è che gli importi devono rimanere costanti. Non si possono estrarre elementi dal nulla, e quindi un’equazione sarà sbilanciata se un lato ne contiene più dell’altro. I chimici usano un’unità di misura chiamata mole per misurare la massa in stechiometria e, quando bilanciano le equazioni, si assicurano che entrambi i lati siano uguali, anche se la reazione chimica ha prodotto un nuovo composto chimico.
Mentre i calcoli stechiometrici possono sembrare di competenza dei soli scienziati, le persone in realtà utilizzano la stechiometria ogni giorno, anche se potrebbero non esserne consapevoli. I panettieri, ad esempio, fanno molto affidamento sui principi della chimica e sulla necessità di bilanciare gli ingredienti, e usano le proprietà note degli “elementi” con cui lavorano per creare un’equazione equilibrata: una ricetta che avrà un esito positivo. La stechiometria è utilizzata anche in numerosi settori, dalla raffinazione del petrolio alla produzione di tinture per capelli.