Recimo da kolače ukrašavate prskalicama. Za svaki cupcake trebate pregršt posipa. Imate 12 kolača i dvije ogromne kade pune posipa. To znači da imate više nego dovoljno prskanja za ukrašavanje svih cupcakesa, ali nemate dovoljno cupcakesa da potrošite sve svoje prskalice. Prinos reakcije ukrašavanja kolača koju ste ovdje poduzeli iznosi 12 kolača i u potpunosti ovisi o količini kolača koju imate.
Na isti način, kada radite kemijsku reakciju, količina proizvoda koji ćete napraviti ovisit će o komponenti koje imate manje. Ova se komponenta naziva ograničavajući reagens. Kad shvatite koji je ograničavajući reagens, možete shvatiti teoretski prinos, ili koliko ćete proizvoda moći dobiti od svojih komponenata.
Pronalaženje graničnog reaktanta
Pogledajte sljedeću kemijsku jednadžbu u kojoj je vodik reagirao s dušikom kako bi nastao amonijak:
Ova kemijska reakcija pomoći će vam da shvatite koliko je vodika i dušika potrebno za stvaranje amonijaka. Problem je u tome što ova jednadžba nije uravnotežena. Dakle, prvo uravnotežite:
Sada znate da na svaka 3 mola vodika napravite 2 mola amonijaka. Na svaki 1 mol dušika napravite 2 mola amonijaka.
Recite sada da kad radite ovu reakciju imate 4,5 grama vodika i 24 grama amonijaka. Koji je ograničavajući reaktant?
Da biste to pronašli, morat ćete prvo pretvoriti broj grama svake komponente u madeže. Tada možete upotrijebiti stehiometrijski omjer dat uravnoteženom jednadžbom kako biste pronašli koji reaktant je ograničavajući.
Da biste masu vodika i amonijaka pretvorili u molove, upotrijebite molarnu masu:
S obzirom da postoji 2,2 mola vodika i 0,86 mola dušika, što je ograničenje?
Da biste shvatili koliko mola dušika je potrebno za reakciju s 2,2 mola vodika, možete se poslužiti stehiometrijskim omjerom danim uravnoteženom jednadžbom:
To znači da bi vam bilo potrebno 0,73 mola dušika da biste potrošili cijelih 2,2 mola vodika.
Da biste shvatili koliko mola vodika je potrebno za reakciju s 0,86 mola vodika, možete koristiti istu metodu:
To znači da bi vam za trošenje svih 0,86 mola dušika trebalo 2,58 mola vodika. Problem je u tome što nemate 2,58 mola vodika! Dakle, vodik je ograničavajući reaktant. Nakon što potrošite sav vodik koji imate, ne možete stvoriti više amonijaka. Vodik je isti kao i kolačići u ranije spomenutom primjeru. Nakon što ste ukrasili sve kolače, ostat će vam poprskani ostaci.
Pronalaženje teorijskog prinosa
Koliko će nastati amonijaka ako sav vodik koji imate reagira i stvori amonijak? To je teoretski prinos reakcije.
Dakle, korištenjem ograničavajućeg reagensa i stehiometrijskog odnosa između reaktanta i proizvoda, možete utvrditi da je teoretski prinos amonijaka 1,5 mola.
Ali zašto se ovo naziva teoretski prinos? Zašto ne samo prinos?
Problem je što se reakcije ne događaju uvijek onako kako vi mislite da će se dogoditi.
Vratimo se ukrašavanju kolača. Zamislite da dok ukrašavate kolače vaš mlađi brat ili sestra ulaze u kuhinju i kradu kolač prije nego što ga možete ukrasiti. Pa, to je jedan manje ukrašeni cupcake koji možete napraviti. Ovo je primjer a nuspojava.
Kemijske reakcije gotovo nikad nisu savršene. Obično postoje nuspojave koje od vaših reaktanata naprave nešto drugo osim željenog proizvoda. Kao rezultat toga, količina proizvoda koju biste napravili izračunatu pomoću graničnog reagensa naziva se teoretskim prinosom. U stvarnosti će vam prinos vjerojatno biti manji od ovog.