Περιεχόμενο

• Για να πας
• Μέρος 1 από 2: Προσδιορισμός του περιοριστικού αντιδραστηρίου
• Μέρος 2 από 2: Προσδιορισμός της θεωρητικής απόδοσης

Η θεωρητική απόδοση είναι ένας όρος που χρησιμοποιείται στη χημεία για τη μέγιστη ποσότητα μιας ουσίας που περιμένετε από μια χημική αντίδραση. Ξεκινάτε εξισορροπώντας μια εξίσωση αντίδρασης και καθορίζοντας το περιοριστικό αντιδραστήριο. Όταν μετράτε την ποσότητα αντιδραστηρίου που θέλετε να χρησιμοποιήσετε, μπορείτε να υπολογίσετε την ποσότητα μιας ληφθείσας ουσίας. Αυτή είναι η θεωρητική απόδοση της εξίσωσης. Σε ένα πραγματικό πείραμα, πιθανότατα θα χάσετε μέρος από αυτό, επειδή δεν είναι ιδανικό πείραμα.

Για να πας

Μέρος 1 από 2: Προσδιορισμός του περιοριστικού αντιδραστηρίου

1. Ξεκινήστε με μια αντίδραση ισορροπίας. Μια εξίσωση αντίδρασης είναι παρόμοια με μια συνταγή. Δείχνει ποια αντιδραστήρια (στα αριστερά) αντιδρούν μεταξύ τους για να σχηματίσουν προϊόντα (στα δεξιά). Μια αντίδραση ισορροπίας θα έχει τον ίδιο αριθμό ατόμων στην αριστερή πλευρά της εξίσωσης (ως αντιδραστήρια) με τη δεξιά πλευρά (με τη μορφή προϊόντων).
   • Για παράδειγμα, ας πούμε ότι έχουμε την απλή εξίσωση ${ displaystyle H_ {2} + O_ {2}}$Υπολογίστε τη μοριακή μάζα κάθε αντίδρασης. Χρησιμοποιώντας τον περιοδικό πίνακα ή κάποιο άλλο βιβλίο αναφοράς, αναζητήστε τη μοριακή μάζα κάθε ατόμου σε κάθε σύνθεση. Προσθέστε τα μαζί για να βρείτε τη μοριακή μάζα κάθε ένωσης αντιδραστηρίων. Κάντε το για ένα μόριο της ένωσης. Εξετάστε ξανά την εξίσωση της μετατροπής του οξυγόνου και της γλυκόζης σε διοξείδιο του άνθρακα και νερό: ${ displaystyle 6O_ {2} + C_ {6} H_ {12} O_ {6}}$Μετατρέψτε την ποσότητα κάθε αντιδραστηρίου από γραμμάρια σε γραμμομόρια. Για ένα πραγματικό πείραμα, θα είναι γνωστή η μάζα σε γραμμάρια κάθε αντιδραστηρίου που χρησιμοποιείτε. Διαιρέστε αυτήν την τιμή με τη μοριακή μάζα αυτής της ουσίας σε μετατροπή στον αριθμό γραμμομορίων.
     • Για παράδειγμα, ας υποθέσουμε ότι ξεκινάτε με 40 γραμμάρια οξυγόνου και 25 γραμμάρια γλυκόζης.
     • 40 γρ ${ displaystyle O_ {2}}$Προσδιορίστε τη μοριακή αναλογία των αντιδραστηρίων. Το mole είναι ένα εργαλείο υπολογισμού που χρησιμοποιείται στη χημεία για τον υπολογισμό των μορίων με βάση τη μάζα τους. Με τον καθορισμό του αριθμού των γραμμομορίων τόσο οξυγόνου όσο και γλυκόζης, γνωρίζετε πόσα μόρια ξεκινάτε. Για να βρείτε την αναλογία και των δύο, διαιρέστε τον αριθμό γραμμομορίων ενός αντιδραστηρίου με εκείνους του άλλου.
       • Στο παρακάτω παράδειγμα, ξεκινάτε με 1,25 mol mol οξυγόνου και 0,139 moles γλυκόζης. Έτσι, η αναλογία των μορίων οξυγόνου και γλυκόζης είναι 1,25 / 0,139 = 9,0. Αυτή η αναλογία σημαίνει ότι έχετε εννέα φορές περισσότερα μόρια οξυγόνου από τη γλυκόζη.
     • Προσδιορίστε την ιδανική αναλογία για την αντίδραση. Κοιτάξτε την απόκριση ισορροπίας. Οι συντελεστές για κάθε μόριο σας λένε την αναλογία των μορίων που χρειάζεστε για να εμφανιστεί η αντίδραση. Εάν χρησιμοποιείτε ακριβώς την αναλογία που δίνεται από τον τύπο, τότε και τα δύο αντιδραστήρια πρέπει να χρησιμοποιούνται εξίσου.
       • Για αυτήν την αντίδραση τα αντιδρώντα δίδονται ως ${ displaystyle 6O_ {2} + C_ {6} H_ {12} O_ {6}}$Συγκρίνετε τις αναλογίες για να βρείτε το περιοριστικό αντιδραστήριο. Στις περισσότερες χημικές αντιδράσεις, ένα από τα αντιδραστήρια θα καταναλώνεται νωρίτερα από το άλλο. Το αντιδραστήριο που εξαντλείται πρώτα ονομάζεται περιοριστικό αντιδραστήριο. Αυτό το περιοριστικό αντιδραστήριο καθορίζει πόσο καιρό μπορεί να συνεχιστεί η χημική αντίδραση και τη θεωρητική απόδοση που μπορείτε να περιμένετε. Συγκρίνετε τις δύο αναλογίες που υπολογίσατε για να προσδιορίσετε το περιοριστικό αντιδραστήριο:
         • Στο ακόλουθο παράδειγμα, ξεκινάτε με εννέα φορές περισσότερο οξυγόνο από τη γλυκόζη, μετρούμενη με γραμμομόρια. Η φόρμουλα σας λέει ότι η ιδανική αναλογία είναι έξι φορές περισσότερο οξυγόνο προς γλυκόζη. Έτσι χρειάζεστε περισσότερο οξυγόνο από τη γλυκόζη. Έτσι το άλλο αντιδραστήριο, η γλυκόζη σε αυτήν την περίπτωση, είναι το περιοριστικό αντιδραστήριο.

Μέρος 2 από 2: Προσδιορισμός της θεωρητικής απόδοσης

1. Δείτε την απάντηση για να βρείτε το προϊόν που θέλετε. Η δεξιά πλευρά μιας χημικής εξίσωσης δείχνει τα προϊόντα που παράγει η αντίδραση. Όταν η αντίδραση είναι ισορροπημένη, οι συντελεστές κάθε προϊόντος δείχνουν πόσες από κάθε μοριακή αναλογία μπορείτε να περιμένετε. Κάθε προϊόν έχει μια θεωρητική απόδοση ή την ποσότητα του προϊόντος που θα περίμενε κανείς όταν η αντίδραση έχει ολοκληρωθεί.
   • Συνεχίζοντας με το παραπάνω παράδειγμα, αναλύετε την απάντηση ${ displaystyle 6O_ {2} + C_ {6} H_ {12} O_ {6}}$Καταγράψτε τον αριθμό γραμμομορίων του περιοριστικού αντιδραστηρίου σας. Πρέπει πάντα να συγκρίνετε τον αριθμό γραμμομορίων περιοριστικού αντιδραστηρίου με τον αριθμό γραμμομορίων ενός προϊόντος. Εάν προσπαθήσετε να συγκρίνετε τη μάζα του καθενός, δεν θα έχετε το σωστό αποτέλεσμα.
     • Στο παραπάνω παράδειγμα, η γλυκόζη είναι το περιοριστικό αντιδραστήριο. Σύμφωνα με υπολογισμούς μοριακής μάζας, τα πρώτα 25 g γλυκόζης ισούνται με 0,139 mol mol γλυκόζης.
   • Συγκρίνετε την αναλογία μεταξύ των μορίων στο προϊόν και του αντιδραστηρίου. Επιστροφή στην αντίδραση ισορροπίας. Διαιρέστε τον αριθμό των μορίων του επιθυμητού προϊόντος σας με τον αριθμό των μορίων του περιοριστικού αντιδραστηρίου σας.
     • Η αντίδραση ισορροπίας για αυτό το παράδειγμα είναι ${ displaystyle 6O_ {2} + C_ {6} H_ {12} O_ {6}}$Πολλαπλασιάστε αυτήν την αναλογία με τον αριθμό γραμμομορίων του περιοριστικού αντιδραστηρίου. Η απάντηση είναι η θεωρητική απόδοση, σε γραμμομόρια, του επιθυμητού προϊόντος.
       • Σε αυτό το παράδειγμα, τα 25 g γλυκόζης ισούνται με 0,139 moles γλυκόζης. Η αναλογία διοξειδίου του άνθρακα και γλυκόζης είναι 6: 1. Περιμένετε να μπορείτε να παράγετε έξι φορές περισσότερα γραμμομόρια διοξειδίου του άνθρακα από τον αριθμό γραμμομορίων γλυκόζης με την οποία ξεκινήσατε.
       • Η θεωρητική απόδοση του διοξειδίου του άνθρακα είναι (0,139 mol γλυκόζη) x (6 mol διοξειδίου του άνθρακα / mol γλυκόζης) = 0,834 mol διοξειδίου του άνθρακα.
     • Μετατρέψτε το αποτέλεσμα σε γραμμάρια. Αυτό είναι το αντίστροφο του προηγούμενου βήματος υπολογισμού του αριθμού των γραμμομορίων ή της ποσότητας του αντιδραστηρίου. Όταν γνωρίζετε τον αριθμό των γραμμομορίων που μπορείτε να περιμένετε, πολλαπλασιάστε τον με τη γραμμομοριακή μάζα του προϊόντος για να βρείτε τη θεωρητική απόδοση σε γραμμάρια.
       • Στο ακόλουθο παράδειγμα είναι η μοριακή μάζα του CO₂ περίπου 44 g / mol. (Η μοριακή μάζα του άνθρακα είναι ~ 12 g / mol και οξυγόνου ~ 16 g / mol, οπότε το σύνολο είναι 12 + 16 + 16 = 44).
       • Πολλαπλασιάστε 0,834 mol CO₂ x 44 g / mol CO₂ = ~ 36,7 γραμμάρια. Η θεωρητική απόδοση του πειράματος είναι 36,7 γραμμάρια CO₂.
     • Επαναλάβετε τον υπολογισμό για το άλλο προϊόν, εάν θέλετε. Σε πολλά πειράματα, μπορεί να σας ενδιαφέρει μόνο η απόδοση ενός συγκεκριμένου προϊόντος. Αν θέλετε να μάθετε τη θεωρητική απόδοση και των δύο προϊόντων, το μόνο που έχετε να κάνετε είναι να επαναλάβετε τη διαδικασία.
       • Σε αυτό το παράδειγμα, το νερό είναι το δεύτερο προϊόν ${ displaystyle H_ {2} O}$. Σύμφωνα με την αντίδραση ισορροπίας, μπορείτε να περιμένετε έξι μόρια νερού από ένα μόριο γλυκόζης. Αυτή είναι μια αναλογία 6: 1. Έτσι 0,139 moles γλυκόζης θα πρέπει να έχουν ως αποτέλεσμα 0,834 moles νερού.
       • Πολλαπλασιάστε τον αριθμό γραμμομορίων νερού με τη γραμμομοριακή μάζα νερού. Η μοριακή μάζα είναι 2 + 16 = 18 g / mol. Πολλαπλασιάζεται με το προϊόν, αυτό έχει ως αποτέλεσμα 0,139 mol H₂O x 18 g / mol Η₂O = ~ 2,50 γραμμάρια. Η θεωρητική απόδοση νερού σε αυτό το πείραμα είναι 2,50 γραμμάρια.