كيفية حساب العائد النظري

لنفترض أنك تزين الكب كيك بالرش. لكل كب كيك ، تحتاج إلى حفنة من الحبيبات. لديك 12 كب كيك وحوضين ضخمين مليئين بالرش. هذا يعني أن لديك أكثر من سبرنكلز كافية لتزيين جميع الكب كيك ، لكن ليس لديك ما يكفي من الكب كيك لاستهلاك كل حبات الكب كيك. عائد تفاعل تزيين الكب كيك الذي قمت به هنا هو 12 كب كيك ، وهو يعتمد كليًا على كمية الكب كيك التي لديك.

بنفس الطريقة ، عندما تقوم بتفاعل كيميائي ، فإن كمية المنتج الذي ستصنعه ستعتمد على المكون الذي لديك أقل منه. هذا المكون يسمى الحد كاشف. بمجرد معرفة ماهية الكاشف المحدد ، يمكنك معرفة العائد النظري، أو مقدار المنتج الذي يمكنك الحصول عليه من مكوناتك.

ألقِ نظرة على المعادلة الكيميائية التالية التي تفاعل فيها الهيدروجين مع النيتروجين لتكوين الأمونيا:

سيساعدك هذا التفاعل الكيميائي على معرفة كمية الهيدروجين والنيتروجين اللازمة لإنتاج الأمونيا. المشكلة هي أن هذه المعادلة غير متوازنة. لذلك أولاً ، قم بتوازنها:

الآن ، أنت تعلم أنه مقابل كل 3 مولات من الهيدروجين ، فإنك تصنع 2 مول من الأمونيا. لكل 1 مول من النيتروجين ، أنت تصنع 2 مول من الأمونيا.

الآن ، لنفترض أنه عند القيام بهذا التفاعل لديك 4.5 جرام من الهيدروجين و 24 جرامًا من الأمونيا. أي واحد هو المتفاعل المحدد؟

لإيجاد ذلك ، ستحتاج أولاً إلى تحويل عدد الجرامات لكل مكون إلى مولات. ثم يمكنك استخدام النسبة المتكافئة المعطاة بواسطة المعادلة المتوازنة لإيجاد المتفاعل المحدد.

لتحويل كتلة الهيدروجين والأمونيا إلى مولات ، استخدم الكتلة المولية:

إذا كان هناك 2.2 مول من الهيدروجين و 0.86 مول من النيتروجين ، فما هو المقيد؟

لمعرفة عدد مولات النيتروجين اللازمة للتفاعل مع 2.2 مول من الهيدروجين ، يمكنك الاستفادة من النسبة المتكافئة التي تقدمها المعادلة المتوازنة:

هذا يعني أنه من أجل استخدام 2.2 مول من الهيدروجين بالكامل ، ستحتاج إلى 0.73 مول من النيتروجين على الأقل.

لمعرفة عدد مولات الهيدروجين اللازمة للتفاعل مع 0.86 مول من الهيدروجين ، يمكنك استخدام نفس الطريقة:

هذا يعني أنه من أجل استخدام كل 0.86 مول من النيتروجين ، ستحتاج إلى 2.58 مول من الهيدروجين. المشكلة أنه ليس لديك 2.58 مول من الهيدروجين! وبالتالي ، فإن الهيدروجين هو قليل الفعالية. بمجرد استهلاك كل الهيدروجين الذي لديك ، لا يمكنك إنتاج المزيد من الأمونيا. الهيدروجين هو نفسه الكعك في المثال الذي تمت مناقشته سابقًا. بمجرد تزيين جميع الكب كيك ، سيكون لديك بقايا رشاشات.

ما كمية الأمونيا التي سيتم إنتاجها إذا تفاعل كل الهيدروجين لديك لتكوين الأمونيا؟ هذا هو العائد النظري للتفاعل.

وهكذا ، باستخدام الكاشف المحدد والعلاقة المتكافئة بين المادة المتفاعلة والمنتج ، يمكنك أن تجد أن الناتج النظري للأمونيا هو 1.5 مول.

ولكن لماذا يسمى هذا العائد النظري? لماذا ليس فقط العائد؟

المشكلة هي أن ردود الفعل لا تحدث دائمًا بالطريقة التي تعتقد أنها ستحدث.

دعنا نعود إلى تزيين الكب كيك. تخيل أنه أثناء تزيين الكب كيك ، يأتي أخوك الصغير إلى المطبخ ويسرق الكب كيك قبل أن تتمكن من تزيينه. حسنًا ، هذا كب كيك أقل مزينًا يمكنك صنعه. هذا مثال على أ رد فعل جانبي.

التفاعلات الكيميائية لا تكاد تكون مثالية أبدًا. عادة ما تكون هناك تفاعلات جانبية تستخدم المواد المتفاعلة الخاصة بك لصنع شيء آخر غير المنتج الذي تريده. نتيجة لذلك ، فإن كمية المنتج التي ستصنعها كما تم حسابها بواسطة الكاشف المحدد تسمى العائد النظري. في الواقع ، من المحتمل أن يكون عائدك أقل من هذا.