Да кажем, че украсявате тарталети с пръски. За всеки кекс се нуждаете от шепа поръси. Имате 12 кексчета и две огромни вани, пълни с пръски. Това означава, че имате повече от достатъчно пръски, за да украсите всички тарталети, но нямате достатъчно тарталети, за да изразходвате всичките си пръски. Добивът на реакцията за декориране на кексчета, която сте предприели тук, е 12 кексчета и зависи изцяло от количеството на кексчетата, които имате.
По същия начин, когато правите химическа реакция, количеството продукт, което ще направите, ще зависи от компонента, от който имате по-малко. Този компонент се нарича ограничаващ реагент. След като разберете какъв е ограничителният реагент, можете да разберете теоретичен добивили колко продукт ще можете да получите от компонентите си.
Намиране на ограничителния реагент
Погледнете следното химическо уравнение, при което водородът реагира с азот, за да се получи амоняк:
Тази химическа реакция ще ви помогне да разберете колко водород и азот са необходими за производството на амоняк. Проблемът е, че това уравнение не е балансирано. Така че първо, балансирайте го:
Сега знаете, че на всеки 3 мола водород правите 2 мола амоняк. На всеки 1 мол азот правите 2 мола амоняк.
Сега, кажете, че когато правите тази реакция, имате 4,5 грама водород и 24 грама амоняк. Кой е ограничителният реагент?
За да намерите това, първо трябва да конвертирате броя на грамовете на всеки компонент в бенки. След това можете да използвате стехиометричното съотношение, дадено от балансираното уравнение, за да намерите кой реагент е ограничаващ.
За да превърнете масата на водорода и амоняка в молове, използвайте моларната маса:
Като се има предвид, че има 2,2 мола водород и 0,86 мола азот, което е ограничаващо?
За да разберете колко мола азот са необходими за реакция с 2,2 мола водород, можете да използвате стехиометричното съотношение, дадено от балансираното уравнение:
Това означава, че за да се изразходват всички 2.2 мола водород, ще ви трябват поне 0.73 мола азот.
За да разберете колко мола водород са необходими за реакция с 0,86 мола водород, можете да използвате същия метод:
Това означава, че за да изразходвате всичките 0,86 мола азот, ще ви трябват 2,58 мола водород. Проблемът е, че нямате 2,58 мола водород! По този начин водородът е ограничаващ реагент. След като изразходвате целия водород, който имате, не можете да направите повече амоняк. Водородът е същият като тарталетите в примера, обсъден по-рано. След като сте украсили всички тарталети, ще ви останат пръски.
Намиране на теоретичния добив
Колко амоняк ще се получи, ако целият водород, който имате, реагира и образува амоняк? Това е теоретичният добив на реакцията.
По този начин, използвайки ограничителния реагент и стехиометричната връзка между реагента и продукта, можете да откриете, че теоретичният добив на амоняк е 1,5 мола.
Но защо това се нарича теоретичен добив? Защо не само добивът?
Проблемът е, че реакциите не винаги се случват така, както си мислите.
Да се върнем към декорирането на кексчета. Представете си, че докато декорирате кексчетата, по-младият ви брат идва в кухнята и краде кекс, преди да можете да го украсите. Е, това е един по-малко украсен кекс, който можете да направите. Това е пример за a странична реакция.
Химическите реакции почти никога не са перфектни. Обикновено има странични реакции, при които от вашите реактиви се получава нещо различно от желания от вас продукт. В резултат на това количеството продукт, което бихте направили, изчислено от ограничителния реагент, се нарича теоретичен добив. В действителност доходността ви вероятно ще бъде по-малка от тази.