Sano, että koristelet cupcakes sprinklillä. Tarvitset jokaista cupcakea varten kourallisen sprinklea. Sinulla on 12 cupcakes ja kaksi valtava amme täynnä sprinkles. Tämä tarkoittaa, että sinulla on enemmän kuin tarpeeksi sprinklereitä kaikkien kuppikakkujen koristeluun, mutta sinulla ei ole tarpeeksi kuppikakkuja käyttämään kaikki sprinklesi. Tässä tekemäsi cupcake-koristelureaktion tuotto on siis 12 cupcakes, ja se riippuu kokonaan sinulla olevien cupcakes-määrien määrästä.
Samalla tavalla, kun teet kemiallisen reaktion, valmistamasi tuotteen määrä riippuu komponentista, josta sinulla on vähemmän. Tätä komponenttia kutsutaan rajoittava reagenssi. Kun olet selvittänyt, mikä on rajoittava reagenssi, voit selvittää sen teoreettinen tuotto, tai kuinka paljon tuotetta voit saada komponenteistasi.
Rajoittavan reagenssin löytäminen
Katsotaan seuraavaa kemiallista yhtälöä, jossa vety reagoi typen kanssa ammoniakin valmistamiseksi:
Tämä kemiallinen reaktio auttaa sinua selvittämään, kuinka paljon vetyä ja typpeä tarvitaan ammoniakin valmistamiseen. Ongelmana on, että tämä yhtälö ei ole tasapainossa. Joten ensin, tasapainota se:
Nyt tiedät, että jokaista 3 moolia vetyä kohden teet 2 moolia ammoniakkia. Jokaista 1 moolia typpeä kohden teet 2 moolia ammoniakkia.
Sano nyt, että kun teet tämän reaktion, sinulla on 4,5 grammaa vetyä ja 24 grammaa ammoniakkia. Mikä on rajoittava reagenssi?
Tämän löytämiseksi sinun on ensin muunnettava kunkin komponentin gramma mooliksi. Sitten voit käyttää tasapainotetun yhtälön antamaa stökiömetristä suhdetta löytääksesi mikä reagenssi on rajoittava.
Muunna vedyn ja ammoniakin mooli mooliksi käyttämällä moolimassaa:
Ottaen huomioon, että vetyä on 2,2 moolia ja typpeä 0,86 moolia, mikä rajoittaa?
Voit selvittää, kuinka monta moolia typpeä tarvitaan reagoimaan 2,2 moolin vedyn kanssa, käyttämällä tasapainotetun yhtälön antamaa stökiometristä suhdetta:
Tämä tarkoittaa, että koko 2,2 moolin vetyä varten tarvitset vähintään 0,73 moolia typpeä.
Voit selvittää, kuinka monta moolia vetyä tarvitaan reagoimaan 0,86 moolin vedyn kanssa, käyttämällä samaa menetelmää:
Tämä tarkoittaa, että kaikkien 0,86 moolin typen kuluttamiseksi tarvitset 2,58 moolia vetyä. Ongelmana on, että sinulla ei ole 2,58 moolia vetyä! Siten vety on rajoittava reagenssi. Kun olet käyttänyt kaiken vedyn, et voi tuottaa enemmän ammoniakkia. Vety on sama kuin aiemmin käsitelty esimerkki. Kun olet koristeltu kaikki cupcakes, sinulla on jäljellä sprinkles.
Teoreettisen tuoton löytäminen
Kuinka paljon ammoniakkia syntyy, jos kaikki vedyt reagoivat muodostaen ammoniakin? Tämä on reaktion teoreettinen saanto.
Siten käyttämällä rajoittavaa reagenssia ja reagoivan aineen ja tuotteen välistä stoikiometristä suhdetta voit havaita, että ammoniakin teoreettinen saanto on 1,5 moolia.
Mutta miksi tätä kutsutaan teoreettinen tuotto? Miksi ei vain tuottoa?
Ongelmana on, että reaktiot eivät aina tapahdu niin kuin luulet.
Palataan takaisin cupcake-koristeluun. Kuvittele, että kun koristelet kuppikakkuja, nuorempi sisaresi tulee keittiöön ja varastaa kuppikakun, ennen kuin voit koristella sitä. No, se on yksi vähemmän koristeltu cupcake, jonka voit tehdä. Tämä on esimerkki a sivureaktio.
Kemialliset reaktiot eivät ole koskaan täydellisiä. Yleensä on sivureaktioita, joissa reaktanttisi käyttävät jotain muuta kuin haluttua tuotetta. Tämän seurauksena valmistettavan tuotteen määrää rajoittavan reagenssin laskemalla kutsutaan teoreettiseksi saannoksi. Todellisuudessa tuottosi on todennäköisesti pienempi kuin tämä.