反応によってどれだけの生成物が生成されるのか？どれだけの反応物が必要なのか？化学量論はこれらの疑問に答えます。化学量論とは、化学反応における反応物と生成物の量を計算することです。この言葉は、ギリシャ語で「元素」を意味するstoicheionと「測定」を意味するmetronに由来します。化学量論は、バランスの取れた化学反応式とモル概念に基づいています。化学量論は、化学における定量的な基盤です。

化学反応式はモル比を示します。反応式 2H2 + O2 → 2H2O では、水素 2 モルが酸素 1 モルと反応して水 2 モルを生成します。重要なのは係数です。係数は、物質が反応して生成される比率を示します。ある物質の量が分かれば、他のすべての物質の量を計算できます。

手順は簡単です。まず、化学反応式をバランスさせて書きます。次に、与えられた量をモルに変換します。反応式から得られるモル比を用いて、目的物質のモル数を求めます。最後に、目的の単位に戻します。この変換には、固体や液体の場合はモル質量、気体の場合は理想気体の法則が用いられます。制限反応物は最初に消費される物質であり、これが理論収量を決定します。

化学量論は、産業界では原材料の必要量を計算し、収率を予測し、廃棄物を最小限に抑えるために用いられます。実験室では、溶液の調製や反応の実施に用いられます。環境科学では、排出量の計算に用いられます。化学者にとって、化学量論は基礎的なスキルです。