Képletek - összetételek - mennyiségek
A napokban kaptam egy levelet:
  "...találtam furcsaságot az Energiatermelés 
  és környezetszennyezés c. leírásban gondoltam szólok:
  1 kg szén elégetésekor 3,7 kg (kb. 2 m3) szén-dioxid keletkezik.
  1 kg-ból hogy lesz 3,7 kg? vagy nekem hiányosak az ismereteim?"
Úgy tűnik tényleg hiányosak az ismeretei és valószínűleg még sokan mások is elfelejtették a kémiai alapismereteket.
Ennek kapcsán úgy gondoltam érdemes kicsit "szétnézni" ebből a szempontból környezetünkben a "kémia szemüvegén keresztül".
Először is nézzük meg mit jelent egy kémiai képlet.
      
      A víz képlete 
        - H2O, azt jelenti például, hogy a vízmolekula 
        2 hidrogén (H) 
        és 1 oxigén (O) 
atomból áll. 
A molekulaképen a vízmolekula látható, a hidrogénatom fehér, az oxigén piros színnel jelenik meg.
Mivel a vegyjel egyúttal az adott elem mólnyi mennyiségét is jelenti, ezért a vízmolekula képlete azt is jelzi, hogy a vízben 16 g oxigén vegyül 2 g hidrogénnel.
Nézzük meg mi minden következik ebből a fenti példára visszatérve.
Amikor a szenet elégetjük a következő reakció játszódik le:
C + O2 = CO2
Ez a reakció a képletre vonatkozó definíciók szerint a következőket jelenti:
  - Egy szénatom (C) egyesül egy oxigénmolekulával (O2) és egy szén-dioxidmolekula 
  (CO2) keletkezik.
  - 12 g szén egyesül 32 g oxigénnel és 44 g szén-dioxid keletkezik.
  Az Avogadro-tételből 
  következően még azt is mondhatjuk, hogy 12 g szén 
  elégetéséhez 24 liter 
  (20°C 1 atm) oxigén 
  (kb. 120 liter levegő) 
  szükséges és 24 liter szén-dioxid 
  keletkezik. (Ez persze arányokat is jelöl és a többszörösére is igaz, vagyis 
  például 12 kg - egy vödörnyi - szén 
  elégetéséhez 32 kg /24 
  m3/ oxigén 
  /120 m3 levegő!/ 
  szükséges és 44 kg /24 m3/ szén-dioxid 
  keletkezik.)
(Azt azért meg kell jegyezni, hogy a szén 
  az nem szén, vagyis a 
  kőszén, amit eltüzelünk 
  az nem C-atomokból áll, 
  hanem különféle szénvegyületek 
  keveréke, vagyis a fenti egyenlet elemi 
  szén - mondjuk faszén 
  vagy koksz elégetésekor 
  igaz.)
Nézzük meg ugyanezt földgáz 
  esetén, ami nagyrészt metánból 
  áll, ezért a számítást arra végezzük el. 
  A metán égésekor 
  a következő történik:
CH4 + 2O2 = CO2 + 2H2O
Ez a reakció a 
  képletre vonatkozó definíciók 
  szerint a következőket jelenti:
  - Egy metánmolekula (CH4) 
  elégetésekor a benne 
  lévő 1 szénatom (C) egyesül 
  1 molekulányi oxigénnel 
  (O2) és 1 szén-dioxidmolekula 
  (CO2) keletkezik, a 4 hidrogénatomból 
  (H) pedig 1 oxigénmolekulával 
  (O2) 2 vízmolekula 
  (H2O) keletkezik
  - 16 g metán egyesül 
  64 g oxigénnel és 44 
  g szén-dioxid, illetve 
  36 g víz keletkezik.
  Az Avogadro-tételből 
  következően még azt is mondhatjuk, hogy 24 liter metán 
  elégetéséhez 48 liter 
  (20°C 1 atm) oxigén 
  (kb. 240 liter levegő) 
  szükséges és 24 liter szén-dioxid, 
  valamint 48 liter vízgőz 
  keletkezik.
  (Ez persze a többszörösére is igaz, vagyis például egy m3 metán 
  elégetéséhez 2 m3 
  (20°C 1 atm) oxigén 
  (kb. 10 m3 levegő) 
  szükséges és 1 m3 szén-dioxid, 
  valamint 2 m3 vízgőz 
  keletkezik.)
A nagyobb mennyiségekre vonatkozó példákon azért érdemes elgondolkodni. 
  Egyetlen m3 gáz elégetése 
  elhasználja egy kisebb fürdőszoba összes oxigénjét, 
  ha a fűtés kazánja is a lakásban van, egy hideg napon az egész lakás oxigénjét 
  elhasználhatja! Ezért lényeges a szellőzés!
Nézzünk más példákat.
* Itt vannak például a mészkőhegyek. 
  
  Hatalmas mennyiségű kalcium-karbonát (CaCO3) halmozódott fel bennük. Mondhatjuk 
  persze azt is, hogy hatalmas mennyiségű szén-dioxid (CO2) halmozódott fel bennük, 
  hiszen ezek az egykori mészvázas élőlények által a levegőből megkötött szén-dioxidot 
  "raktározzák".
Induljunk ki itt is a képletből 
  (CaCO3):
  - Egy kalciumatomból 
  (Ca), egy szénatomból 
  (C) és három oxigénatomból 
  (O) áll
  - Az atomtömegek 
  alapján egy mól kalcium-karbonát 
  40 g kalciumból (Ca), 
  12 g szénből (C) 48 g 
  oxigénből (O) áll. (Molekulatömege 
  100.)
Ennek alapján látható, hogy 100 g mészkőben egy mólnyi, vagyis 44 g (24 liter) 
  szén-dioxid kötődik meg.
* Nézzük meg még a földkéreg leggyakoribb vegyületét a kvarcot (szilícium-dioxid, SiO2). Ez szinte mindenütt előfordul kisebb-nagyobb mennyiségben a homoktól kezdve a különböző vulkáni és egyéb kőzetekig.
Induljunk ki itt is a képletből 
  (SiO2):
  - Egy szilíciumatomból (Si) és két oxigénatomból 
  (O) áll
  - Az atomtömegek 
  alapján egy mól szilícium-dioxid 
  28 g szilíciumból (Si) 32 g oxigénből 
  (O) áll. (Molekulatömege 
  60.)
Ennek alapján látható, hogy 60 g (kb. 3 evőkanálnyi) kvarchomokban 24 liter 
  oxigén "rejtőzik" 
  és egy csomó mikrocsip gyártható belőle. 
Nézzünk még egy "konyhai példát".
1 mól (84 g) nátrium-hidrogén-karbonátból 
  (NaHCO3) 1 mól 
  (44g) szén-dioxid 
  (CO2) keletkezik. Ennek térfogata szobahőmérsékleten 24 liter. 
  Vagyis egy kis zacskó - mindössze 12 g, kockacukornyi térfogatú - sütőpor 
  melegítésekor csaknem három és fél liternyi, (szobahőmérsékletű) szén-dioxid 
  gáz keletkezik! A sütés hőmérsékletén persze ennél is több a térfogata. 
  Egy része nyilván "elillan", de azért tényleg jól "felfújhatja" 
  a sütit.
Ez csak néhány példa volt arra mennyi érdekes dolog számolható ki, akár fejben 
  is, néhány alapismeret (képlet, 
  atomtömegek, Avogadro-tétel) 
  birtokában. 
  Sok esetben konkrét számokra egyáltalán nincs is szükség, hiszen például a földgáz 
  égetése esetén az egyenletre 
  nézve azonnal látszik, hogy egységnyi mennyiségű földgáz 
  elégetéséhez két egységnyi 
  oxigén, vagyis durván 
  10-szeres mennyiségű levegő 
  szükséges hozzá. (A levegő 
  kb. 21% oxigént tartalmaz.)
További jó számolgatást kívánok az érdeklődőknek! (Lexikonomban minden szükséges adat megtalálható hozzá.)