Tarkime, kad papuošiate cupcakes su pabarstukais. Kiekvienam pyragui reikia saujelės pabarstukų. Jūs turite 12 cupcakes ir du didžiulius kubilus, pilnus pabarstų. Tai reiškia, kad turite daugiau nei pakankamai pabarstukų visiems paplotėliams papuošti, tačiau neturite pakankamai pyragaičių, kad sunaudotumėte visus pabarstukus. Taigi „cupcake“ dekoravimo reakcijos, kurią jūs atlikote, derlius yra 12 cupcakes, ir tai visiškai priklauso nuo jūsų turimų cupcakes kiekio.
Lygiai taip pat, atlikdami cheminę reakciją, pagaminto produkto kiekis priklausys nuo komponento, kurio turite mažiau. Šis komponentas vadinamas ribojantis reagentas. Sužinoję, kas yra ribojamasis reagentas, galite išsiaiškinti teorinis derliusarba kiek produkto galėsite gauti iš savo komponentų.
Ribojančio reagento radimas
Pažvelkite į šią cheminę lygtį, kurioje vandenilis reagavo su azotu, kad gautų amoniaką:
Ši cheminė reakcija padės išsiaiškinti, kiek vandenilio ir azoto reikia amoniakui gaminti. Problema ta, kad ši lygtis nėra subalansuota. Taigi pirmiausia subalansuokite:
Dabar jūs žinote, kad už kiekvieną 3 molius vandenilio gaminate 2 molius amoniako. Už kiekvieną 1 molį azoto jūs gaminate 2 molius amoniako.
Dabar sakykite, kad atlikdami šią reakciją turite 4,5 gramo vandenilio ir 24 gramus amoniako. Kuris yra ribojantis reagentas?
Norėdami tai rasti, pirmiausia turėsite konvertuoti kiekvieno komponento gramų skaičių į apgamus. Tada galite naudoti stehiometrinį santykį, kurį suteikia subalansuota lygtis, kad surastumėte, kuris reagentas riboja.
Norėdami konvertuoti vandenilio ir amoniako masę į molius, naudokite molinę masę:
Atsižvelgiant į tai, kad yra 2,2 molio vandenilio ir 0,86 molio azoto, kuris riboja?
Norėdami išsiaiškinti, kiek molio azoto reikia norint reaguoti su 2,2 molio vandenilio, galite naudoti stehiometrinį santykį, pateiktą subalansuota lygtimi:
Tai reiškia, kad norint sunaudoti visus 2,2 molio vandenilio, jums reikės mažiausiai 0,73 molio azoto.
Norėdami išsiaiškinti, kiek molių vandenilio reikia norint reaguoti su 0,86 molio vandenilio, galite naudoti tą patį metodą:
Tai reiškia, kad norint sunaudoti visus 0,86 molio azoto jums reikės 2,58 molio vandenilio. Problema ta, kad jūs neturite 2,58 molio vandenilio! Taigi vandenilis yra ribojantis reagentas. Išnaudojus visą vandenilį, amoniako pasigaminti nebegalėsite. Vandenilis yra toks pat, kaip ir anksčiau aptartame pavyzdyje pateikti pyragėliai. Kai papuošite visus pyragus, turėsite pabarstų.
Teorinio pajamingumo radimas
Kiek amoniako bus pagaminta, jei visas jūsų turimas vandenilis sureaguos į amoniako susidarymą? Tai yra teorinis reakcijos rezultatas.
Taigi, naudojant ribojantį reagentą ir stechiometrinį santykį tarp reagento ir produkto, galite sužinoti, kad teorinė amoniako išeiga yra 1,5 molio.
Bet kodėl tai vadinama teorinis derlius? Kodėl ne tik derlius?
Problema ta, kad reakcijos ne visada vyksta taip, kaip jūs manote.
Grįžkime prie keksiukų dekoravimo. Įsivaizduokite, kad kol puošiate keksiukus, jūsų jaunesnysis brolis ir sesuo ateina į virtuvę ir pavagia keksiuką, kol dar negalėsite jį papuošti. Na, tai dar vienas papuoštas tortas, kurį galite pagaminti. Tai yra pavyzdys šalutinė reakcija.
Cheminės reakcijos beveik niekada nėra tobulos. Dažniausiai pasitaiko šalutinių reakcijų, kurių metu jūsų reagentai gamina ką nors kitą, o ne norimą produktą. Dėl to jūsų pagaminto produkto kiekis, apskaičiuotas pagal ribojantį reagentą, vadinamas teoriniu išeiga. Iš tikrųjų jūsų derlius greičiausiai bus mažesnis už šį.