Stokiyometri Nedir? Tepkimelerde Mol Oranları ve Hesaplamalar Nasıl Yapılır?

Stokiyometri (İng: "stoichiometry"), kimyasal bir tepkimede tüketilen maddeler ile üretilen maddelerin miktarları arasındaki nicel ilişkilerdir.^[5] Kimyasal süreçler atomların ve moleküllerin yeniden düzenlenmesiyle gerçekleşmektedir. Ancak bu tanecikler tek tek sayılamayacak kadar küçüktür.^{[2], [4]} Bu nedenle kimyada, tartılabilen makroskobik kütle ile tanecik sayıları arasında bağ kuran mol (İng: "mole") birimi kullanılmaktadır.^{[1], [2]} Denkleştirilmiş bir kimyasal denklemdeki katsayılar da mol oranları olarak okunmaktadır.^[4] Dolayısıyla bilinen bir madde miktarından yola çıkılarak tepkimede harcanacak veya oluşacak diğer bütün maddelerin miktarları hesaplanabilmektedir.^{[4], [5]}

Bu hesapların gündelik bir karşılığı da bulunmaktadır. Örneğin bir otomobilin hava yastığı, çarpışma anında katı sodyum azür (NaN₃) hızla ayrışarak saniyenin çok küçük bir kesrinde azot gazı (N₂) üretmekte ve yastık bu gazla şişmektedir.^[5] Yastığa ne kadar katı madde konulacağı ise tepkime oranlarına ve mol hesabına dayanmaktadır.^[5] Biz de bu yazımızda önce sayma birimimiz olan molü ve kütle dönüşümlerini ele alacak, ardından kimyasal denklemler üzerinden stokiyometrik oranları, sınırlayıcı tepkenleri ve sık düşülen yanılgıları çözümlü örneklerle inceleyeceğiz.^{[1], [5], [6], [7]}

Mol Nedir? Görünmeyecek Kadar Küçük Taneciklerin Sayma Birimi

Laboratuvarda bir maddeyi teraziye koyduğumuzda kütlesini gram ya da kilogram cinsinden ölçmekteyiz. Oysa kimyasal değişimler, doğrudan göremediğimiz atomların ve moleküllerin belirli sayılarda birleşmesiyle gerçekleşmektedir.^{[1], [2], [3]} İşte mol kavramı, kolayca ölçülebilen makroskobik kütle ile atom ve molekül sayıları arasında doğrudan bir köprü kurmaktadır.^[2]

Uluslararası Birimler Sistemi'nde (SI) madde miktarı (İng: "amount of substance") simgesiyle gösterilmektedir.^[1] Bu büyüklük, bir sistemde bulunan belirtilmiş temel varlıkların sayısını ölçmektedir.^[1] Madde miktarının SI birimi ise moldür. Simgesi de yine mol biçiminde yazılmaktadır.^[1] Sayılacak temel varlık (İng: "elementary entity") bir atom, bir molekül, bir iyon, bir elektron veya başka bir parçacık olabilir.^[1] Hatta belirli bir parçacık grubu bile tek bir temel varlık olarak seçilebilmektedir.^[1] Dolayısıyla madde miktarından söz edilirken hangi varlığın sayıldığı açıkça belirtilmelidir, çünkü bir mol oksijen atomu ile bir mol oksijen molekülü farklı temel varlıkları ifade etmektedir.^{[1], [3]}

Tanım gereği bir mol, tam olarak 6,022 140 76 × 10²³ temel varlık içermektedir.^[1] Avogadro sabiti (İng: "Avogadro constant", simgesi ) için belirlenmiş sayısal değer olan bu devasa sayı, tanım gereği kesindir ve hiçbir belirsizlik taşımamaktadır.^[1] Günlük yaşamda "bir düzine" ifadesi, kalem ya da yumurta fark etmeksizin her zaman 12 nesneyi anlatmaktadır.^[5] Benzer şekilde bir mol de, sayılan varlık ister bakır atomu ister su molekülü olsun, aynı sayıda varlığa karşılık gelmektedir.^{[1], [2], [3]} Aradaki fark ölçektedir. Mol, atom ölçeğindeki çok büyük sayıları kolay işlenebilir sayılara indirmektedir.^{[1], [2]}

1971'den 2019'a: Molün Tanımı Nasıl Değişti?

Mol birimi uzun süre doğrudan sabitlenmiş bir sayı yerine fiziksel bir kütle standardına bağlanmıştır.^[1] 1971 yılında kabul edilen önceki tanım, molü 0,012 kilogram karbon-12 içindeki atom sayısı kadar temel varlık barındıran bir sistemin madde miktarı olarak belirlemiştir.^[1] Yani bir molün kaç tanecik içerdiği, 12 gram saf karbon-12 örneğinde kaç atom bulunduğunun deneysel olarak ölçülmesine bağlı kalmıştır.^[1]

Ancak metrolojide birimleri fiziksel örnekler yerine doğanın değişmez sabitlerine dayandırma yaklaşımı benimsenmiştir.^[1] Bu doğrultuda güncel mol tanımı, 2018 yılında 26. Ağırlıklar ve Ölçüler Genel Konferansı (CGPM) tarafından kabul edilmiştir.^[1] Karar 20 Mayıs 2019'da yürürlüğe girmiştir.^[1] Böylece karbon-12 kütlesine bağlı tanım geride kalmış, Avogadro sabitinin kesin değerine dayanan bugünkü tanım yerleşmiştir.^[1]

ScientistBuilder, CC BY-SA 4.0

Kütle, Mol ve Atom Sayısı Arasında Nasıl Geçilir?

Mol tanımı gereğince herhangi bir elementin 1 mol atomu, başka bir elementin 1 mol atomuyla tam olarak eşit sayıda atom içermektedir.^[2] Ne var ki farklı elementlerin birer molünün terazideki kütleleri aynı değildir, çünkü her elementin tekil atomlarının kütlesi diğerlerinden büyük ölçüde ayrılmaktadır.^[2] Bir elementin veya bileşiğin 1 molünün gram cinsinden kütlesine molar kütle (İng: "molar mass", simgesi ) denmektedir ve bu büyüklük mol başına gram (g/mol) birimiyle ifade edilmektedir.^[2]

Bileşiklerde ise formül kütlesi (İng: "formula mass"), formülde gösterilen bütün atomların ortalama atom kütleleri toplanarak hesaplanmaktadır.^[2] Fakat kovalent moleküller ile iyonik katılar arasında önemli bir ayrım bulunmaktadır.^[2] İyonik bir bileşiğin formülü bağımsız bir molekülün bileşimini temsil etmemektedir.^[2] Örneğin sofra tuzu olan sodyum klorür (NaCl), bire bir oranda bir araya gelmiş sodyum (Na⁺) ve klorür (Cl⁻) iyonlarından oluşan geniş bir kristal örgüdür.^[2] Bu bileşiğin formül kütlesi 58,44 akb (atomik kütle birimi) olarak hesaplanmaktadır.^[2]

Tartılan kütle (), madde miktarı () ve tanecik sayısı () arasındaki geçişler iki temel eşitlikle yürütülmektedir.^{[1], [2]} İlk olarak kütleden mole geçilirken gram cinsinden kütle, g/mol cinsinden molar kütleye bölünmektedir ve bu işlem bağıntısıyla gösterilmektedir.^[2] Ters yönde ise eşitliği kullanılmaktadır.^[2] Mol miktarı molar kütleyle çarpıldığında birimler sadeleşmekte ve gram cinsinden kütle elde edilmektedir.^[2] İkinci olarak madde miktarı ile tanecik sayısı arasındaki bağ denklemiyle kurulmakta, tanecik sayısından mole dönmek gerektiğinde ise ters bağıntı olan uygulanmaktadır.^[1]

Bu bağıntılar birleştirildiğinde, tartılan bir katı parçanın içinde kaç atom bulunduğu adım adım hesaplanabilmektedir.^[2]

Çözümlü örnek 1: 5,00 g bakırda kaç atom vardır?

Verilenler: Kütlesi 5,00 g olan bir bakır (Cu) parçası ve bakırın 63,55 g/mol olan molar kütlesi.^[2]

İstenen: Parçadaki bakır atomlarının sayısı, yani .^[2]

1. adım: Molar kütle 1 mol bakırın gram cinsinden kütlesini verdiği için kütle bu değere bölünerek mole çevrilmektedir:^[2]

2. adım: Her mol yaklaşık atom içerdiği için mol miktarı bu sayıyla çarpılmaktadır:^{[1], [2]}

Sonuç: 5,00 g bakırın içinde bakır atomu bulunmaktadır.^[2]

Bir bileşiğin kaç mol atom içerdiğini bulmak da benzer bir mantığa dayanmaktadır, çünkü formüldeki alt indisler tek bir moleküldeki atom sayılarını gösterdiği gibi bir mol bileşikteki atom mollerini de vermektedir.^{[2], [3]} Örneğin 1 mol su (H₂O), 2 mol hidrojen atomu ve 1 mol oksijen atomu barındırmaktadır.^[3] Bir amino asit olan glisinin (C₂H₅O₂N) 1 molü ise 2 mol karbon, 5 mol hidrojen, 2 mol oksijen ve 1 mol azot atomu içermektedir.^[2]

Bileşiğin mol miktarından bir elementin atom sayısına geçilirken iki ardışık dönüşüm çarpanı kullanılmaktadır.^[3] Bunlardan birincisi mol miktarını molekül sayısına çevirmekte, ikincisi ise her molekülün içerdiği atom sayısını hesaba yansıtmaktadır.^[3] Hesap ters yönde yapıldığında bu sıra da tersine dönmektedir.^[3] Örneğin sülfürik asit (H₂SO₄) içindeki oksijen atomu sayısı verildiğinde, önce her molekülde dört oksijen bulunduğu bilgisiyle bu sayı molekül sayısına çevrilmektedir.^[3] Ardından molekül sayısı Avogadro sabitine bölünerek sülfürik asidin mol miktarı bulunmaktadır.^{[1], [3]}

Kimyasal Denklem Neyi Söyler? Katsayıları Mol Olarak Okumak

Kimyasal bir tepkimede maddelerin birbirine dönüşümü kimyasal denklemlerle temsil edilmektedir.^[4] Tepkimeye giren başlangıç maddelerine tepken (İng: "reactant") denmekte ve formülleri denklemin sol tarafına yazılmaktadır.^[4] Tepkimede oluşan yeni maddeler ise ürün (İng: "product") adını almakta ve sağ tarafa yazılmaktadır.^[4] Formüllerin hemen soluna konulan katsayılar, tepken ve ürün türlerinin birbirine göre bağıl sayılarını göstermektedir.^[4] Ayrıca genel kural olarak mümkün olan en küçük tam sayı katsayılar kullanılmaktadır.^[4]

Bir denklemin nicel anlam taşıması için denkleştirilmiş olması gerekmektedir.^[4] Kütlenin korunumu kanunu (İng: "law of conservation of mass") gereği her elementin atom sayısı iki tarafta eşit olmak zorundadır.^[4] Bir elementin atom sayısı hesaplanırken formülün katsayısı, elementin formüldeki alt indisiyle çarpılmaktadır.^[4] Denkleştirme yapılırken sadece formüllerin önündeki katsayılar ayarlanmakta, alt indislere dokunulmamaktadır, çünkü alt indisler maddenin kimliğini belirlemektedir ve değiştirilmeleri denklemin nitel anlamını bozmaktadır.^[4]

Suyun hidrojen ve oksijen gazlarına ayrışması bu ilkeyi açıkça göstermektedir.^[4]

Çözümlü örnek 2: Suyun ayrışma denklemi nasıl denkleştirilir?

Verilenler: Su (H₂O), hidrojen (H₂) ve oksijen (O₂) gazlarına ayrışmaktadır. Katsayısız denklem şöyledir:^[4]

İstenen: İki taraftaki atom sayılarını eşitleyen en küçük tam sayı katsayılar.^[4]

1. adım: Sağda 2, solda 1 oksijen atomu bulunduğu için alt indise dokunulmadan suyun önüne 2 yazılmaktadır:^[4]

2. adım: Artık solda 4 hidrojen atomu bulunduğu için H₂'nin önüne de 2 yazılmaktadır:^[4]

3. adım: Denklemin doğruluğunu görmek için her formülün katsayısı alt indisiyle çarpılarak atomlar iki tarafta sayılmaktadır:^[4]

Sonuç: İki yandaki atom sayıları birbirine eşit olduğu için denkleştirilmiş denklem biçimindedir.^[4]

Denkleştirilmiş bir denklemdeki katsayılar, tekil molekül sayılarının yanı sıra mol oranları olarak da okunmaktadır.^[4] Örneğin metanın yanma tepkimesi şu denklemle yazılmaktadır:^[4]

Bu denklem, 1 mol metan molekülü ile 2 mol oksijen molekülünün tepkimeye girerek 1 mol karbondioksit ve 2 mol su molekülü oluşturduğunu anlatmaktadır.^[4]

Manuel Almagro Rivas, CC BY-SA 3.0

Stokiyometri Nedir? Mol Oranlarıyla Hesap Yapmak

Bir tepkimede tüketilen ve üretilen maddelerin miktarları arasındaki bu nicel ilişkilere tepkimenin stokiyometrisi denmektedir.^[5] Terim, Yunancada "element" anlamına gelen stoicheion ile "ölçü" anlamına gelen metron sözcüklerinden türetilmiştir.^[5] Kavramın ilk sistematik adlandırması 18. yüzyılın sonuna uzanmaktadır.^[8] Alman kimyager Jeremias Benjamin Richter, 1792 yılında Breslau ve Hirschberg'de yayımlanan Anfangsgründe der Stöchyometrie oder Meßkunst chymischer Elemente başlıklı eserinin birinci cildinde bu ölçüm bilimini tanımlamıştır.^[8] Richter, nötr bileşiklerde bileşenlerin kendi aralarında belirli bir kütle oranına sahip olması gerektiğini ifade etmiştir.^[8]

Modern kimyada bir maddenin miktarından diğerininkine, denklemin katsayılarından türetilen stokiyometrik çarpan (İng: "stoichiometric factor") yardımıyla geçilmektedir.^[5] Bu çarpanlar, verilen bir madde miktarından aranan maddenin miktarını hesaplamaya izin veren kesirlerdir.^[5] Örneğin azot ve hidrojenden amonyak elde edilmesi şu denklemle gösterilmektedir:^[5]

Bu denklemde azotun hidrojene mol oranı 1'e 3'tür.^[5] Aynı tepkimede hidrojenden amonyağa geçerken şu çarpan kullanılmaktadır:^[5]

Bu bağıl oran ayrıca her sayma ölçeğinde korunmaktadır.^[5] Yani aynı oran tekil tanecikler için 2 NH₃ molekülüne karşılık 3 H₂ molekülü, düzine ölçeğinde ise 2 düzine NH₃ molekülüne karşılık 3 düzine H₂ molekülü olarak da kurulabilmektedir.^[5]

Mol-Mol ve Mol-Tanecik Hesapları

Stokiyometrik akıl yürütmenin ilk basamağı, bir maddenin mol miktarından diğerinin mol miktarına katsayı oranıyla geçmektir.^[5]

Çözümlü örnek 3: 0,429 mol alüminyum kaç mol iyotla tepkimeye girer?

Verilenler: Tepkimeye giren 0,429 mol alüminyum (Al) ve tepkimenin denkleştirilmiş denklemi:^[5]

İstenen: Bu alüminyumla tam tepkimeye girecek iyot (I₂) miktarı.^[5]

1. adım: Katsayılar mol oranını verdiği için iyodu alüminyuma bağlayan çarpan denklemden yazılmaktadır:^[5]

2. adım: Verilen alüminyum miktarı bu çarpanla çarpılmaktadır, böylece mol Al birimi sadeleşmektedir:^[5]

Sonuç: 0,429 mol alüminyumla tam tepkimeye girmek için 0,644 mol I₂ gerekmektedir.^[5]

Hesap zincirine halkası eklendiğinde, bir tepkenin mol miktarından ürünün molekül sayısına da geçilebilmektedir.^[5]

Çözümlü örnek 4: 0,75 mol propan yandığında kaç CO₂ molekülü oluşur?

Verilenler: Yakılan 0,75 mol propan (C₃H₈) ve propanın yanma denklemi:^[5]

İstenen: Oluşan karbondioksit (CO₂) moleküllerinin sayısı.^[5]

1. adım: Denklemde 1 mol propandan 3 mol CO₂ oluştuğu için propan miktarı bu oranla çarpılmaktadır:^[5]

2. adım: Her mol yaklaşık molekül içerdiği için mol miktarı bu sayıyla çarpılmaktadır:^[5]

Sonuç: Girdideki iki anlamlı basamak korunduğunda yaklaşık CO₂ molekülü oluşmaktadır.^[5]

Bu hesaplar günlük yaşamdaki güvenlik sistemlerinin tasarımında da kullanılmaktadır.^[5] Girişte değindiğimiz hava yastığında sodyum azür şu denkleme göre ayrışmaktadır:^[5]

Yani her 2 mol katı NaN₃ ayrıştığında 3 mol azot gazı açığa çıkmaktadır ve bu gaz yastığı saniyenin bir kesri içinde tamamen şişirmektedir.^[5]

Kütleden Kütleye: Üç Adımlı Zincir

Laboratuvarda maddeler mol sayacıyla değil teraziyle ölçülmektedir.^[5] Bu nedenle uygulamada en çok ihtiyaç duyulan hesap, bilinen bir kütleden bilinmeyen bir başka kütleye geçmektir.^[5] Ancak katsayılar kütleleri değil mol oranlarını gösterdiği için bu hesaplar üç adımlı bir zincirle çözülmektedir.^[5] Önce verilen kütle ile mole çevrilmekte, ardından stokiyometrik çarpanla hedef maddenin molüne geçilmekte, en sonunda da ile hedef maddenin gram cinsinden kütlesi hesaplanmaktadır.^[5]

Çözümlü örnek 5: 16 g Mg(OH)₂ elde etmek için kaç gram NaOH gerekir?

Verilenler: Elde edilmek istenen 16 g magnezyum hidroksit (Mg(OH)₂). Molar kütleler Mg(OH)₂ için 58,3 g/mol, NaOH için 40,0 g/mol alınmaktadır. Tepkimenin denklemi şöyledir:^[5]

İstenen: Bu tepkime için gereken sodyum hidroksit (NaOH) kütlesi.^[5]

1. adım: Katsayılar kütleleri değil mol oranlarını verdiği için önce hedeflenen kütle mole çevrilmektedir:^[5]

2. adım: Denklem 1 mol Mg(OH)₂ başına 2 mol NaOH harcandığını gösterdiği için bu oranla NaOH miktarına geçilmektedir:^[5]

3. adım: Sonuç gram cinsinden istendiği için bu mol miktarı NaOH'nin molar kütlesiyle çarpılmaktadır:^[5]

Sonuç: Girdideki iki anlamlı basamak korunduğunda 16 g Mg(OH)₂ için yaklaşık 22 g NaOH gerekmektedir.^[5]

Yapay zeka ile üretilmiş görsel (Evrim Ağacı)

Katsayıların büyüdüğü yanma tepkimelerinde de aynı yol değişmeden işlemektedir.^[5]

Çözümlü örnek 6: 702 g oktan yanarken kaç gram oksijen harcanır?

Verilenler: Yakılan 702 g oktan (C₈H₁₈). Oktanın molar kütlesi 114,23 g/mol, oksijeninki 32,00 g/mol değerindedir. Yanma denklemi şöyledir:^[5]

İstenen: Bu yanmada tüketilen oksijenin (O₂) kütlesi.^[5]

1. adım: Katsayılar mol oranını verdiği için önce oktanın kütlesi mole çevrilmektedir:^[5]

2. adım: Denklemde 2 mol oktan 25 mol oksijenle yandığı için bu oranla oksijen miktarına geçilmektedir:^[5]

3. adım: Sonuç gram cinsinden istendiği için oksijen miktarı oksijenin molar kütlesiyle çarpılmaktadır:^[5]

Sonuç: 702 g oktanın tamamen yanması için g oksijen tüketilmektedir.^[5]

Sınırlayıcı Tepken ve Verim: Gerçek Tepkimede Ne Kadar Ürün Çıkar?

Tek bir tepkenden yola çıkılan örneklerde, diğer tepkenlerin stokiyometrik miktarda veya daha fazla bulunduğu varsayılmaktadır.^[6] Ancak gerçek uygulamalarda tepkenler çoğu zaman denklemin katsayı oranında karıştırılmamaktadır.^[6] Bu durumda maddelerden biri neredeyse her zaman tamamen tükenmekte ve üretilebilecek ürün miktarını sınırlandırmaktadır.^[6] Tamamen harcanarak tepkimeyi durduran bu maddeye sınırlayıcı tepken (İng: "limiting reactant") denmektedir.^[6]

Hidrojen ile klorun hidrojen klorür oluşturduğu tepkime bu durumu iyi göstermektedir.^[6]

Çözümlü örnek 7: 3 mol H₂ ile 2 mol Cl₂ karıştırılırsa ne kadar HCl oluşur?

Verilenler: Ortamda 3 mol H₂ ve 2 mol Cl₂ bulunmaktadır. Tepkimenin denklemi şöyledir:^[6]

İstenen: Oluşan HCl miktarı ve tepkimeden artan madde.^[6]

1. adım: Hidrojenin tek başına ne kadar ürün verebileceğini görmek için hidrojen miktarı denklemdeki oranla çarpılmaktadır:^[6]

2. adım: Klorun verebileceği ürünü bulmak için aynı hesap klor miktarıyla yapılmaktadır:^[6]

3. adım: Klor daha az ürün verdiği için tepkime 4 mol HCl oluşunca durmaktadır. Denklemde H₂ ve Cl₂ 1'e 1 oranında harcandığı için bu sırada 2 mol H₂ tükenmekte ve bu miktar başlangıçtaki hidrojenden çıkarılmaktadır:^[6]

Sonuç: Tepkimede 4 mol HCl oluşmakta, klor tamamen tükenmekte ve geriye tepkimeye girmemiş 1 mol hidrojen kalmaktadır.^[6]

Hangi tepkenin sınırlayıcı olduğunu bulmak için iki yöntem kullanılmaktadır.^[6] Birincisinde her tepkenin başlangıçtaki mol miktarı, denkleştirilmiş denklemin gerektirdiği stokiyometrik miktarlarla karşılaştırılmaktadır.^[6] İkincisinde ise her tepkenin tek başına oluşturabileceği ürün miktarı ayrı ayrı hesaplanmaktadır.^[6] Daha az ürün veren tepken sınırlayıcıdır.^[6]

Bu ikinci yöntem, silisyum nitrür (Si₃N₄) sentezinde adım adım uygulanabilmektedir.^[6]

Çözümlü örnek 8: Silisyum nitrür sentezinde sınırlayıcı tepken hangisidir?

Verilenler: Molar kütlesi 28,09 g/mol olan 2,00 g silisyum (Si) ile molar kütlesi 28,02 g/mol olan 1,50 g azot (N₂). Tepkimenin denklemi şöyledir:^[6]

İstenen: Sınırlayıcı tepken ve oluşabilecek en fazla Si₃N₄ miktarı.^[6]

1. adım: Katsayılar mol oranını verdiği için önce silisyumun kütlesi mole çevrilmektedir:^[6]

2. adım: Azotun mol miktarı da aynı yolla, kendi molar kütlesi kullanılarak bulunmaktadır:^[6]

3. adım: Silisyumun tek başına verebileceği ürünü bulmak için silisyum miktarı denklemdeki 3'e 1 oranıyla çarpılmaktadır:^[6]

4. adım: Azotun verebileceği ürünü bulmak için aynı hesap, denklemdeki 2'ye 1 oranıyla azot için yapılmaktadır:^[6]

Sonuç: Silisyum mol, azot ise mol Si₃N₄ verebildiği için daha az ürün veren silisyum bu tepkimenin sınırlayıcı tepkenidir ve en fazla mol Si₃N₄ oluşabilmektedir.^[6]

Denkleştirilmiş denklemin stokiyometrisine göre belirli koşullarda oluşabilecek bu ürün miktarına teorik verim (İng: "theoretical yield") denmektedir.^[6] Buna karşılık uygulamada fiilen ele geçen ürün miktarı gerçek verim (İng: "actual yield") olarak adlandırılmaktadır.^[6] Gerçek verim çoğunlukla teorik verimden düşüktür.^[6] Bunun birkaç nedeni bulunmaktadır.^[6] Bazı tepkimelerde ana sürece başka ürünler oluşturan yan tepkimeler eşlik etmektedir.^[6] Bazıları ise doğaları gereği sonuna kadar gitmemektedir.^[6] Ayrıca bazı ürünleri kayıpsız toplamak zordur ve ürünün eksiksiz geri alınamaması elde edilen gerçek miktarı azaltmaktadır.^[6]

Teorik hedefe ne ölçüde yaklaşıldığını göstermek için yüzde verim (İng: "percent yield") hesaplanmaktadır.^[6] Bu büyüklük şu bağıntıyla bulunmaktadır:^[6]

Hesapta iki verimin aynı birimle, örneğin ikisinin de gram ya da ikisinin de mol olarak yazılması şarttır, çünkü birimler aynı olduğu sürece bölme sırasında birbirini götürmekte ve geriye sadece yüzde oranı kalmaktadır.^[6]

US DEA, Kamu malı

Stokiyometride Sık Yapılan Yanlışlar

Sezgisel olarak doğru görünen bazı kısayollar, stokiyometrik hesapları tamamen yanlış sonuçlara sürükleyebilir.^[7] Bu yanılgılardan biri, tepkimede toplam mol sayısının korunduğunu sanmaktır.^[7] Hiçbir atom yok olmadığına göre toplam mol sayısının da korunacağı varsayımı ilk bakışta makul görünmektedir.^[7] Oysa korunan büyüklük moleküllerin toplam mol sayısı değil, her bir elementin atom sayısıdır.^{[4], [7]}

Metanın yanmasında bu yanılgı fark edilmeyebilir, çünkü soldaki mol molekül sağda yine mol molekül vermektedir.^[4] Suyun ayrışmasında ise durum farklıdır.^[4] Burada 2 mol su, 2 mol H₂ ve 1 mol O₂ olmak üzere toplam 3 mol molekül oluşturmaktadır.^{[4], [7]} Yani toplam mol sayısı açıkça değişmektedir.^{[4], [7]}

İkinci sık yapılan hata, katsayıların gösterdiği tanecik oranını doğrudan bir kütle oranı olarak kullanmaktır.^[7] Örneğin suyun ayrışmasındaki 2'ye 1 katsayı oranına bakıp hidrojenin kütlesinin oksijeninkinin iki katı olacağını düşünmek hatalıdır.^{[4], [7]} Çünkü her tanecik türünün kütlesi farklıdır.^{[2], [7]} Bu nedenle denklem katsayıları sadece tanecik ve mol oranını vermektedir.^[7] Kütleleri karşılaştırmak için ise her mol değeri ilgili maddenin kendi molar kütlesiyle çarpılmalıdır.^{[2], [7]}

Üçüncü yanılgı ise en az mole sahip tepkenin mutlaka sınırlayıcı olacağını varsaymaktır.^[7] En küçük sayıyı seçmek cazip bir kısayol gibi dursa da bu yaklaşım denklemin katsayılarını hesaba katmamaktadır.^[7] Yukarıdaki Si₃N₄ örneğinde başlangıçtaki 0,0535 mol N₂ sayıca 0,0712 mol Si miktarından küçük olsa da tepkime her 2 mol N₂ için 3 mol Si harcamaktadır ve bu oran sınırlayıcı rolü silisyuma bırakmaktadır.^{[6], [7]}

Sonuç

Stokiyometri, denkleştirilmiş bir kimyasal denklemdeki katsayı oranlarından ve molün değişmez tanecik sayısından yararlanarak bir tepkimede ne kadar maddenin harcanacağını veya oluşacağını önceden belirlememizi sağlayan nicel bir hesaplama yöntemidir.^{[1], [5]} Bu yöntem, tek tek sayılamayan atom ve moleküllerin dünyasını terazi üzerindeki kütle ölçümlerine bağlamakta ve böylece hava yastıklarından endüstriyel sentezlere kadar her alanda miktar hesaplarına temel oluşturmaktadır.^{[1], [2], [5]}

20 Mayıs 2019 tarihinde yürürlüğe giren güncel mol tanımıyla Avogadro sabiti artık hiçbir belirsizlik taşımadığından, kütleden başlatılan bir stokiyometrik hesaba belirsizlik katmamaktadır.^[1] Kütleden madde miktarı belirlenirken tartılan örnekteki hedef maddenin kütle kesri (İng: "mass fraction", simgesi ) bilinmelidir.^[1] Dolayısıyla kütleden başlayan bir hesabın doğruluğu, tartılan örnekteki hedef maddenin saflığının (kütle kesrinin) ne kadar iyi bilindiğine ve gerçek verimi düşüren fiziksel kayıpların ne ölçüde sınırlandığına da bağlıdır.^{[1], [6]}