دانش آموزان رشته های تجربی و ریاضی در کلاس دهم در درس شیمی مبحث استوکیومتری را مطالعه نموده و مباحث پایه ای زیر را خوانده و مسائل مختلفی را در خصوص آن حل نموده و در امتحان نهایی نیز چند سئوال در این خصوص داشته اند. در کنکور نیز چند پرسش در این حوزه وجود داشت. اما استوکیومتری چه می گوید. استوکیومتری بخشی از شیمی است که به بیان روابط کمی بین واکنش‌دهنده‌ها و فرآورده‌ها در یک واکنش شیمیایی می‌پردازد.

حال چند پرسش ساده در این حوزه را تجزیه و تحلیل می نمائیم که اگر متصدیان حوزه انرژی اعم از کارشناسان و مدیران در کلاس دهم این کار را می کردند اکنون کشور با بحران ناترازی گاز و آلودگی شدید هوای شهرهای بزرگ ناشی از مصرف بی رویه گاز مواجه نبودند.

سوختن گاز در بخاری یا موتورخانه ها یا هر محل دیگری به مفهوم واکنش بین گاز طبیعی CH4 و اکسیژن می باشد که فرمول آن عبارتست است

CH4 +O2 می دهد CO2 بعلاوه آب CH4+O2→H2O+CO2 در استوکیومتری با مول سر و کار داریم و می خواهیم بدانیم یک مول CH4 با چند مول اکسیژن واکنش می دهد تا چند مولCO2 و چند مول آب تولید کند. 1CH⁴ + 2O² →1CO² +2H²O به این ترتیب مشخص است که یک مول متان با دو مول اکسیژن واکنش می دهد و  یک مول CO2 و دو مول آب حاصل خواهد شد. حال می خواهیم بررسی کنیم که وزن اتمی ین موازنه چگونه است یعنی وقتی مثلا هزار متر مکعب گاز(حدود 72کیلوگرم) را بسوزانیم چقدر اکسیژن نیاز است و چقدر CO2 تولید می شود؟

وزن یک مول متان حدود 16گرم است و وزن دو مول اکسیژن حدود 64گرم و وزن یک مول CO2 حدود 46گرم است لذا بر اساس این معادله 1CH⁴ + 2O² →1CO² +2H²O با سوزاندن یک مول متان(16گرم) دو مول اکسیژن (64گرم) نیاز است و پس از واکنش سوختن یک مول CO2 اسیدکربنیک به وزن 46 گرم تولید می شود.

به این ترتیب با یک محاسبه ساده مشخص می شود که برای سوخت هزار متر مکعب گاز متان(720کیلوگرم) در بخاری به 2880کیلوگرم معادل 2.8تن اکسیژن نیاز است. مفهوم آن این است که وقتی برنامه ریزی می کنیم کل شهر تهران را گاز رسانی کنیم و نتیجه آن این است که زمستان ها روزانه 120 میلیون متر مکعب گاز در تهران سوزانده شود بنا بر این روزانه 345 هزار تن اکسیژن موجود در هوای تهران سوزانده و نابود می شود( حدود 20 ال 21درصد از هوا اکسیژن است) حال بر اساس همین موازنه ساده بررسی می نمائیم با مصرف روزانه 120 میلیون متر مکعب گاز طبیعی در شهر تهران چه میزان CO2 تولید می شود سوخت یک مول 16 گرم متان 46 گرم CO2 می دهد پس با مصرف 120 میلیون متر مکعب متان روزانه 248هزار تن گاز کربنیکCO2 در هوای شهر تهران منتشر می شود.

در موازنه فوق برای سوختن یک گرم متان 4گرم اکسیژن نیاز بود و 2.75 گاز کربنیکCO2 تولید می شود

حال بر اساس همان درس های شیمی کلاس دهم بررسی می نمائیم که کل خودرو های بنزین سوز شهر تهران چقدر اکسیژن مصرف می کنند و چقدر CO2 در هوا منتشر می نمایند.

فرمول شیمیایی بنزین C8H12 است. موازنه واکنش شیمیایی بنزین با اکسیژن عبارتست از

2C8H18 + 25O2 =16CO2 + 18H2O

بر اساس این موازنه برای سوختن یک گرم بنزین، 3.5 گرم اکسیژن مصرف می شود از طرف دیگر برای سوختن یک گرم گاز متان 4 گرم اکسیژن مصرف می شود

با سوختن یک گرم گاز طبیعی(متان) 2.75 گرم گاز CO2 تولید می شود اما با سوختن یک گرم بنزین حدود 3 گرم CO2 تولید می گردد. به این ترتیب مصرف گاز متان حجم زیادتری از اکسیژن موجود در هوا را نابود می کند اما میزان تولید CO2 ناشی از بنزین کمی بیشتر از گاز متان است.

با تحلیل فوق می توان ارزیابی نمود که در مجموع گاز متان عوارض بیشتری نسبت به بنزین برای ساکنین شهر تهران و با لحاظ موقعیت جغرافیایی این شهر واقع بین کوه ها دارد زیر مصرف گاز متان دز روزهای سرد سال 120 میلیون متر مکعب حدود 90هزار تن و جمع مصرف بنزین و گازوئیل حدود 30 هزار تن در روز است.

گاز رسانی به کلان شهرها خصوصا تهران اشتباه بزرگی بود. ادامه این اشتباه می تواند خسارتهای جبران ناپذیری به دنبال داشته باشد ضرورت دارد طی حداکثر 5 سال انرژی برق جایگزین گاز شود و از گاز صرفا برای پخت و پز استفاده گردد هر چند با اجاق های برقی نیز می توان پخت و پز انجام داد.

 در شرایط فرضی چنانچه در یک روز سرد زمستان حتی چند ساعت سطح هوای فشرده در تهران پائین بیاید و جابجایی هوا صورت نگیرد و مصرف گاز و بنزین شهر به همین منوال باشد احتمالا سطح اکسیژن هوا به زیر 18 درصد می رسد و تعداد بسیار زیادی از مردم خفه خواهند شد. اگر اکسیژن به زیر 18 درصد برسد مرگ به سراغ انسان خواهد آمد. علاج واقعه قبل از وقوع باید کرد.

منبع اینجا