Obsah

• Na krok
• Časť 1 z 2: Stanovenie limitujúceho činidla
• Časť 2 z 2: Určenie teoretického výťažku

Teoretický výťažok je termín používaný v chémii pre maximálne množstvo látky, ktoré očakávate od chemickej reakcie. Začnete vyvážením reakčnej rovnice a definovaním limitujúceho činidla. Keď zmeriate množstvo činidla, ktoré chcete použiť, môžete vypočítať množstvo získanej látky. Toto je teoretický výťažok rovnice. Pri skutočnom experimente pravdepodobne časť z nich stratíte, pretože to nie je ideálny experiment.

Na krok

Časť 1 z 2: Stanovenie limitujúceho činidla

1. Začnite s rovnovážnou reakciou. Reakčná rovnica je podobná receptu. Ukazuje, ktoré reagencie (vľavo) navzájom reagujú za vzniku produktov (vpravo). Rovnovážna reakcia bude mať rovnaký počet atómov na ľavej strane rovnice (ako reaktanty) ako na pravej strane (vo forme produktov).
   • Povedzme napríklad, že máme jednoduchú rovnicu ${ displaystyle H_ {2} + O_ {2}}$Vypočítajte molárnu hmotnosť každej reakcie. Pomocou periodickej tabuľky alebo inej príručky vyhľadajte molárnu hmotnosť každého atómu v každej kompozícii. Spojte ich a nájdite molárnu hmotnosť každej zlúčeniny reagentov. Urobte to pre jednu molekulu zlúčeniny. Zvážte znova rovnicu premeny kyslíka a glukózy na oxid uhličitý a vodu: ${ displaystyle 6O_ {2} + C_ {6} H_ {12} O_ {6}}$Preveďte množstvo každého činidla z gramov na móly. Pre skutočný experiment bude známa hmotnosť každého použitého činidla v gramoch. Túto hodnotu vydelte molárnou hmotnosťou tejto látky v prepočte na počet mólov.
     • Predpokladajme napríklad, že začnete so 40 gramami kyslíka a 25 gramami glukózy.
     • 40 g ${ displaystyle O_ {2}}$Stanovte molárny pomer činidiel. Krt je výpočtový nástroj používaný v chémii na počítanie molekúl na základe ich hmotnosti. Stanovením počtu mólov kyslíka aj glukózy viete, s koľkými molekulami každého z nich začínate. Ak chcete zistiť pomer oboch, vydelte počet mólov jedného činidla počtom molov druhého činidla.
       • V nasledujúcom príklade začnete s 1,25 mol kyslíka a 0,139 mol glukózy. Takže pomer molekúl kyslíka a glukózy je 1,25 / 0,139 = 9,0. Tento pomer znamená, že máte deväťkrát viac molekúl kyslíka ako glukózy.
     • Určte ideálny pomer pre reakciu. Pozrite sa na rovnovážnu odpoveď. Koeficienty pre každú molekulu hovoria o pomere molekúl, ktorý potrebujete na to, aby reakcia prebehla. Ak používate presne pomer uvedený vo vzorci, potom by sa mali obidve reagencie použiť rovnako.
       • Pre túto reakciu sú reaktanty uvedené ako ${ displaystyle 6O_ {2} + C_ {6} H_ {12} O_ {6}}$Porovnajte pomery a nájdite limitujúce činidlo. Pri väčšine chemických reakcií sa jedno z činidiel spotrebuje skôr ako druhé. Činidlo, ktoré sa spotrebuje ako prvé, sa nazýva obmedzujúce činidlo. Toto obmedzujúce činidlo určuje, ako dlho môže chemická reakcia pokračovať a aký teoretický výťažok môžete očakávať. Porovnajte dva pomery, ktoré ste vypočítali, aby ste určili limitujúce činidlo:
         • V nasledujúcom príklade začnete s deväťkrát väčším počtom kyslíka ako glukózy, merané krtkami. Vzorec vám povie, že ideálny pomer je šesťkrát viac kyslíka a glukózy. Potrebujete teda viac kyslíka ako glukózy. Takže druhé činidlo, v tomto prípade glukóza, je limitujúcim činidlom.

Časť 2 z 2: Určenie teoretického výťažku

1. Zobrazte odpoveď a nájdite požadovaný produkt. Pravá strana chemickej rovnice zobrazuje produkty, ktoré poskytuje reakcia. Keď je reakcia vyvážená, koeficienty každého produktu naznačujú, koľko z každého molekulárneho pomeru môžete očakávať. Každý produkt má teoretický výťažok alebo množstvo produktu, ktoré by ste očakávali, keď je reakcia úplne dokončená.
   • Pokračovaním v príklade vyššie analyzujete odpoveď ${ displaystyle 6O_ {2} + C_ {6} H_ {12} O_ {6}}$Zaznamenajte si počet mólov vášho limitujúceho činidla. Vždy by ste mali porovnať počet mólov obmedzujúceho činidla s počtom mólov produktu. Ak sa pokúsite porovnať hmotnosť každého z nich, nedosiahnete správny výsledok.
     • Vo vyššie uvedenom príklade je limitujúcim činidlom glukóza. Podľa výpočtov molárnej hmotnosti sa prvých 25 g glukózy rovná 0,139 molu glukózy.
   • Porovnajte pomer medzi molekulami v produkte a činidlom. Vráťte sa do rovnovážnej reakcie. Vydeľte počet molekúl požadovaného produktu počtom molekúl vášho limitujúceho činidla.
     • Rovnovážna reakcia pre tento príklad je ${ displaystyle 6O_ {2} + C_ {6} H_ {12} O_ {6}}$Vynásobte tento pomer počtom molov obmedzujúceho činidla. Odpoveďou je teoretický výťažok požadovaného produktu v moloch.
       • V tomto príklade sa 25 g glukózy rovná 0,139 mólu glukózy. Pomer oxidu uhličitého a glukózy je 6: 1. Očakávate, že budete schopní vyrobiť šesťkrát toľko mólov oxidu uhličitého, ako je počet mólov glukózy, s ktorými ste začínali.
       • Teoretický výťažok oxidu uhličitého je (0,139 mol glukózy) x (6 mol oxidu uhličitého / mol glukózy) = 0,834 mol oxidu uhličitého.
     • Výsledok prepočítajte na gramy. Toto je opak vášho predchádzajúceho kroku výpočtu počtu mólov alebo množstva činidla. Keď poznáte počet mólov, ktoré môžete očakávať, vynásobte ich molárnou hmotnosťou produktu a nájdite teoretický výťažok v gramoch.
       • V nasledujúcom príklade je molárna hmotnosť CO₂ asi 44 g / mol. (Molárna hmotnosť uhlíka je ~ 12 g / mol a kyslíka ~ 16 g / mol, takže celkom je 12 + 16 + 16 = 44).
       • Namnožte 0,834 molu CO₂ x 44 g / mol CO₂ = ~ 36,7 gramov. Teoretický výťažok experimentu je 36,7 gramov CO₂.
     • Podľa potreby zopakujte výpočet pre ďalší produkt. V mnohých experimentoch vás môže zaujímať iba výťažok konkrétneho produktu. Ak chcete poznať teoretickú výťažnosť obidvoch produktov, stačí postup opakovať.
       • V tomto príklade je druhým produktom voda ${ displaystyle H_ {2} O}$. Podľa rovnovážnej reakcie môžete od jednej molekuly glukózy očakávať šesť molekúl vody. To je pomer 6: 1. Výsledkom 0,139 molu glukózy by malo byť 0,834 molu vody.
       • Vynásobte počet mólov vody molárnou hmotnosťou vody. Molárna hmotnosť je 2 + 16 = 18 g / mol. Po vynásobení produktom to vedie k 0,139 mol H₂O x 18 g / mol H₂O = ~ 2,50 gramov. Teoretický výťažok vody v tomto experimente je 2,50 gramov.