Conţinut

• A calca
• Partea 1 din 2: Determinarea reactivului limitativ
• Partea 2 din 2: Determinarea randamentului teoretic

Randamentul teoretic este un termen folosit în chimie pentru cantitatea maximă de substanță pe care o așteptați de la o reacție chimică. Începeți prin echilibrarea unei ecuații de reacție și definirea reactivului limitativ. Când măsurați cantitatea de reactiv pe care doriți să o utilizați, puteți calcula cantitatea de substanță obținută. Acesta este randamentul teoretic al ecuației. Într-un experiment real, probabil că veți pierde o parte din el, deoarece nu este un experiment ideal.

A calca

Partea 1 din 2: Determinarea reactivului limitativ

1. Începeți cu o reacție de echilibru. O ecuație de reacție este similară cu o rețetă. Arată ce reactivi (în stânga) reacționează între ei pentru a forma produse (în dreapta). O reacție de echilibru va avea același număr de atomi pe partea stângă a ecuației (ca reactanți) ca pe partea dreaptă (sub formă de produse).
   • De exemplu, să presupunem că avem ecuația simplă ${ displaystyle H_ {2} + O_ {2}}$Calculați masa molară a fiecărei reacții. Folosind tabelul periodic sau o altă carte de referință, căutați masa molară a fiecărui atom din fiecare compoziție. Adăugați-le împreună pentru a găsi masa molară a fiecărui compus de reactivi. Faceți acest lucru pentru o singură moleculă a compusului. Luați în considerare din nou ecuația conversiei oxigenului și glucozei în dioxid de carbon și apă: ${ displaystyle 6O_ {2} + C_ {6} H_ {12} O_ {6}}$Transformați cantitatea fiecărui reactiv de la grame la aluniți. Pentru un experiment real, se va cunoaște masa în grame a fiecărui reactiv pe care îl utilizați. Împărțiți această valoare la masa molară a substanței respective în conversie la numărul de moli.
     • De exemplu, să presupunem că începeți cu 40 de grame de oxigen și 25 de grame de glucoză.
     • 40 g ${ displaystyle O_ {2}}$Determinați raportul molar al reactivilor. Un mol este un instrument de calcul utilizat în chimie pentru numărarea moleculelor pe baza masei lor. Determinând numărul de moli atât de oxigen cât și de glucoză, știi câte molecule din fiecare începe. Pentru a găsi raportul ambelor, împărțiți numărul de moli al unui reactiv la cel al celuilalt.
       • În exemplul următor, începeți cu 1,25 moli de oxigen și 0,139 moli de glucoză. Deci raportul dintre moleculele de oxigen și glucoză este de 1,25 / 0,139 = 9,0. Acest raport înseamnă că aveți de nouă ori mai multe molecule de oxigen decât glucoza.
     • Determinați raportul ideal pentru reacție. Uită-te la răspunsul de echilibru. Coeficienții pentru fiecare moleculă vă indică raportul dintre moleculele de care aveți nevoie pentru a avea loc reacția. Dacă utilizați exact raportul dat de formulă, atunci ambii reactivi trebuie utilizați în mod egal.
       • Pentru această reacție reactanții sunt dați ca ${ displaystyle 6O_ {2} + C_ {6} H_ {12} O_ {6}}$Comparați raporturile pentru a găsi reactivul limitativ. În majoritatea reacțiilor chimice, unul dintre reactivi va fi consumat mai devreme decât celălalt. Reactivul care se consumă mai întâi se numește reactiv limitativ. Acest reactiv limitativ determină cât timp poate continua reacția chimică și randamentul teoretic la care vă puteți aștepta. Comparați cele două rapoarte pe care le-ați calculat pentru a determina reactivul limitativ:
         • În exemplul următor, începeți cu de nouă ori mai mult oxigen decât glucoza, măsurată cu alunițe. Formula vă spune că raportul ideal este de șase ori mai mult oxigen față de glucoză. Deci ai nevoie de mai mult oxigen decât glucoză. Deci, celălalt reactiv, glucoza în acest caz, este reactivul limitativ.

Partea 2 din 2: Determinarea randamentului teoretic

1. Vizualizați răspunsul pentru a găsi produsul dorit. Partea dreaptă a unei ecuații chimice arată produsele pe care le produce reacția. Când reacția este echilibrată, coeficienții fiecărui produs indică câte dintre fiecare raport molecular vă puteți aștepta. Fiecare produs are un randament teoretic sau cantitatea de produs la care v-ați aștepta când reacția este completă.
   • Continuând cu exemplul de mai sus, analizați răspunsul ${ displaystyle 6O_ {2} + C_ {6} H_ {12} O_ {6}}$Înregistrați numărul de moli ai reactivului dvs. limitator. Ar trebui să comparați întotdeauna numărul de moli ai reactivului limitativ cu numărul de moli ai unui produs. Dacă încercați să comparați masa fiecăruia, nu veți obține rezultatul corect.
     • În exemplul de mai sus, glucoza este reactivul limitativ. Conform calculelor masei molare, primele 25 g de glucoză sunt egale cu 0,139 moli de glucoză.
   • Comparați raportul dintre moleculele din produs și reactiv. Reveniți la reacția de echilibru. Împărțiți numărul de molecule ale produsului dorit la numărul de molecule ale reactivului dvs. limitator.
     • Reacția de echilibru pentru acest exemplu este ${ displaystyle 6O_ {2} + C_ {6} H_ {12} O_ {6}}$Înmulțiți acest raport cu numărul de moli al reactivului limitativ. Răspunsul este randamentul teoretic, în moli, al produsului dorit.
       • În acest exemplu, cele 25 g de glucoză sunt egale cu 0,139 moli de glucoză. Raportul dintre dioxidul de carbon și glucoză este de 6: 1. Vă așteptați să puteți produce de șase ori mai mulți moli de dioxid de carbon decât numărul de moli de glucoză cu care ați început.
       • Randamentul teoretic al dioxidului de carbon este (0,139 mol glucoză) x (6 mol dioxid de carbon / mol glucoză) = 0,834 mol dioxid de carbon.
     • Convertiți rezultatul în grame. Acesta este inversul pasului anterior de calcul al numărului de moli sau al cantității de reactiv. Când știți numărul de aluniți la care vă puteți aștepta, înmulțiți-l cu masa molară a produsului pentru a găsi randamentul teoretic în grame.
       • În exemplul următor este masa molară a CO₂ aproximativ 44 g / mol. (Masa molară de carbon este de ~ 12 g / mol și de oxigen ~ 16 g / mol, deci totalul este de 12 + 16 + 16 = 44).
       • Înmulțiți 0,834 moli de CO₂ x 44 g / mol CO₂ = ~ 36,7 grame. Randamentul teoretic al experimentului este de 36,7 grame de CO₂.
     • Repetați calculul pentru celălalt produs, dacă doriți. În multe experimente, este posibil să fiți interesat doar de randamentul unui anumit produs. Dacă doriți să cunoașteți randamentul teoretic al ambelor produse, tot ce trebuie să faceți este să repetați procesul.
       • În acest exemplu, apa este al doilea produs ${ displaystyle H_ {2} O}$. Conform reacției de echilibru, vă puteți aștepta la șase molecule de apă de la o moleculă de glucoză. Acesta este un raport de 6: 1. Deci, 0,139 moli de glucoză ar trebui să conducă la 0,834 moli de apă.
       • Înmulțiți numărul de moli de apă cu masa molară de apă. Masa molară este 2 + 16 = 18 g / mol. Înmulțit cu produsul, rezultă 0,139 mol H₂O x 18 g / mol H₂O = ~ 2,50 grame. Randamentul teoretic al apei în acest experiment este de 2,50 grame.