Stöchiometrie ist die Mathematik hinter der Wissenschaft der Chemie. Unter Verwendung bekannter physikalischer Gesetze wie dem Massenerhaltungssatz und dem Gesetz der bestimmten Proportionen wird die Stöchiometrie verwendet, um Informationen über die Mengen verschiedener Elemente zu erhalten, die in einer chemischen Reaktion verwendet werden, und ob sie in Form von Gasen, Feststoffen oder Flüssigkeiten vorliegen . Mit Hilfe der Mathematik kann jemand die Mengen bestimmter Elemente bestimmen, die benötigt werden, um eine gewünschte Reaktion zu erzeugen, oder die Mengen, die bei der Erzeugung einer bereits stattgefundenen Reaktion verwendet werden.
Der Chemie-Anfangsunterricht beinhaltet in der Regel eine Einführung in die Stöchiometrie, in der die Schüler gebeten werden, chemische Gleichungen in ihren Hausaufgaben und im Unterricht auszugleichen. Die Stöchiometrie beruht auf der Tatsache, dass sich Elemente vorhersagbar verhalten und Materie nicht erzeugt oder zerstört werden kann. Wenn Elemente zu einer Reaktion kombiniert werden, geschieht daher etwas Bekanntes und Spezifisches, und das Ergebnis der Reaktion kann auf der Grundlage der beteiligten Elemente und Mengen vorhergesagt werden.
Chemiker betrachten sowohl die Reaktanten als auch deren Produkte, die neben Resten auch eine neue chemische Verbindung enthalten können. In einem einfachen Beispiel der Stöchiometrie verbinden sich Sauerstoff- und Wasserstoffgase zu Wasser, jedoch nur in bestimmten Mengen. Bei einer vorgegebenen Wassermenge kann ein Chemiker mithilfe von Stöchiometrie und Kenntnissen der grundlegenden Chemie bestimmen, wie viel Sauerstoff und Wasser in die Reaktion eingeflossen sind, die das Wasser erzeugt hat. Chemiker, die im Labor arbeiten, können auch die Menge verschiedener Produkte bestimmen, die für eine bestimmte Reaktion benötigt werden, bevor sie ein Experiment beginnen.
Eine der Grundlagen stöchiometrischer Berechnungen ist, dass die Mengen konstant bleiben müssen. Man kann keine Elemente aus dem Nichts herausziehen, und daher wird eine Gleichung unausgeglichen, wenn eine Seite mehr enthält als die andere. Chemiker verwenden eine Maßeinheit namens Mol, um die Masse in der Stöchiometrie zu messen, und wenn sie Gleichungen ausgleichen, stellen sie sicher, dass beide Seiten gleich sind, selbst wenn die chemische Reaktion eine neue chemische Verbindung erzeugt.
Während stöchiometrische Berechnungen wie die Aufgabe von Wissenschaftlern allein erscheinen mögen, verwenden die Menschen tatsächlich jeden Tag die Stöchiometrie, obwohl sie sich dessen möglicherweise nicht bewusst sind. Bäcker zum Beispiel verlassen sich stark auf die Prinzipien der Chemie und die Notwendigkeit, Zutaten auszubalancieren, und sie nutzen die bekannten Eigenschaften der „Elemente“, mit denen sie arbeiten, um eine ausgewogene Gleichung zu schaffen: ein Rezept, das ein positives Ergebnis hat. Die Stöchiometrie wird auch in einer Reihe von Industrien verwendet, von der Ölraffination bis zur Haarfärbeherstellung.