כיצד לחשב תשואות תיאורטיות

תגיד שאתה מקשט עוגות עם זרזים. על כל קאפקייק צריך קומץ זרזים. יש לכם 12 עוגות ושתי אמבטיות ענקיות מלאות זרזים. פירוש הדבר שיש לך יותר ממספיק ספרינקלס לקישוט כל הקאפקייקס, אך אין לך מספיק עוגות בכדי להשתמש בכל הקפיצים שלך. התשואה של התגובה לקישוט הקאפקייקס שעשיתם כאן היא 12 עוגות, והיא תלויה לחלוטין בכמות הקאפקייקס שיש לכם.

באותו אופן, כאשר אתה מבצע תגובה כימית, כמות המוצר שתכין תהיה תלויה ברכיב שיש לך פחות ממנו. רכיב זה נקרא מגיב מגביל. לאחר שהבנת מהו המגיב המגביל, תוכל להבין את תשואה תיאורטית, או כמה מוצר תוכל לקבל מהרכיבים שלך.

התבונן במשוואה הכימית הבאה בה מימן הגיב עם חנקן במטרה ליצור אמוניה:

תגובה כימית זו תעזור לך להבין כמה מימן וחנקן דרושים לייצור אמוניה. הבעיה היא שמשוואה זו אינה מאוזנת. אז ראשית, מאזנים את זה:

עכשיו אתה יודע שעל כל 3 שומות מימן אתה מייצר 2 שומות אמוניה. על כל 1 חפרפרת חנקן אתה מייצר 2 שומות אמוניה.

עכשיו, אמור שכאשר אתה עושה תגובה זו יש לך 4.5 גרם מימן ו 24 גרם אמוניה. איזה מהם הוא המגיב המגביל?

כדי למצוא זאת, יהיה עליכם להמיר תחילה את מספר הגרמים של כל רכיב לשומות. אז אתה יכול להשתמש ביחס הסטויוכיומטרי הניתן על ידי המשוואה המאוזנת כדי למצוא איזה מגיב מגביל.

כדי להמיר את מסת המימן והאמוניה לשומות, השתמש במסה הטוחנת:

בהתחשב בכך שיש 2.2 שומן מימן ו -0.86 שומן חנקן, מה מגביל?

כדי להבין כמה שומות חנקן נדרשות להגיב עם 2.2 שומן מימן, אתה יכול להשתמש ביחס הסטואיכומטרי הניתן על ידי המשוואה המאוזנת:

המשמעות היא שכדי לנצל את כל 2.2 המול של מימן, תצטרכו לפחות 0.73 מול חנקן.

כדי להבין כמה שומות מימן דרושות להגיב עם 0.86 שומות מימן, אתה יכול להשתמש באותה שיטה:

המשמעות היא שכדי לנצל את כל 0.86 שומות החנקן תצטרך 2.58 שומן מימן. הבעיה היא שאין לך 2.58 שומן מימן! לפיכך, מימן הוא ה מגיב מגיב. לאחר שמיצית את כל המימן שיש לך, אינך יכול להכין יותר אמוניה. מימן זהה לקאפקייקס בדוגמה שנדונה קודם. לאחר שקישטתם את כל הקאפקייקס, יישארו לכם זילוף.

כמה אמוניה תיוצר אם כל המימן שיש לך יגיב ליצירת אמוניה? זו התשואה התיאורטית של התגובה.

לפיכך, על ידי שימוש במגיב המגביל וביחס הסטואיכיומטרי בין מגיב למוצר, ניתן לגלות שהתשואה התיאורטית של אמוניה היא 1.5 מול.

אבל למה זה נקרא תשואה תיאורטית? מדוע לא רק התשואה?

הבעיה היא שתגובות לא תמיד קורות כמו שאתה חושב שיקרה.

בוא נחזור לקישוט הקאפקייקס. תאר לעצמך שבזמן שאתה מקשט את הקאפקייקס, אחיך הצעיר יותר נכנס למטבח וגונב קאפקייק לפני שתוכל לקשט אותו. ובכן, זה עוגת עוגות פחות שתוכלו להכין. זו דוגמה לא תגובה צדדית.

תגובות כימיות כמעט אף פעם לא מושלמות. בדרך כלל יש תגובות לוואי המשתמשות בתגובות שלך כדי ליצור משהו אחר שאינו המוצר הרצוי לך. כתוצאה מכך, כמות המוצר שתייצר כמחושב על ידי המגיב המגביל נקראת התשואה התיאורטית. במציאות, התשואה שלך ככל הנראה תהיה פחותה מכך.