Pieņemsim, ka jūs dekorējat kūkas ar smidzinātājiem. Katrai kūciņai jums vajag nedaudz smidzināšanas. Jums ir 12 kēksi un divas milzīgas kubli, kas pilni ar smidzinātājiem. Tas nozīmē, ka jums ir vairāk nekā pietiekami daudz smidzinātāju, lai izrotātu visas kūkas, bet jums nav pietiekami daudz kēksu, lai izlietotu visus savus kaisījumus. Tādējādi šeit izmantoto cupcake dekorēšanas reakcijas iznākums ir 12 cupcakes, un tas ir pilnībā atkarīgs no jūsu rīcībā esošo cupcakes daudzuma.
Tādā pašā veidā, veicot ķīmisku reakciju, izgatavojamā produkta daudzums būs atkarīgs no tā, kura sastāvdaļa jums ir mazāk. Šo komponentu sauc par ierobežojošais reaģents. Kad esat sapratuši, kas ir ierobežojošais reaģents, varat uzzināt teorētiskā raža, vai cik daudz produktu varēsiet iegūt no komponentiem.
Ierobežojošā reaģenta atrašana
Apskatiet šādu ķīmisko vienādojumu, kurā ūdeņradis reaģēja ar slāpekli, lai iegūtu amonjaku:
Šī ķīmiskā reakcija palīdzēs jums noskaidrot, cik daudz ūdeņraža un slāpekļa ir nepieciešams amonjaka ražošanai. Problēma ir tāda, ka šis vienādojums nav līdzsvarots. Tātad vispirms līdzsvarojiet to:
Tagad jūs zināt, ka uz katriem 3 ūdeņraža moliem jūs iegūstat 2 molus amonjaka. Par katriem 1 slāpekļa slāpeklim jūs iegūstat 2 molus amonjaka.
Tagad sakiet, ka, veicot šo reakciju, jums ir 4,5 grami ūdeņraža un 24 grami amonjaka. Kurš no tiem ir ierobežojošais reaģents?
Lai to atrastu, vispirms jāpārvērš katra komponenta gramu skaits uz molu. Tad jūs varat izmantot līdzsvarotā vienādojuma doto stehiometrisko attiecību, lai atrastu, kurš reaģents ir ierobežojošs.
Lai ūdeņraža un amonjaka masu pārvērstu molos, izmantojiet molāro masu:
Ņemot vērā, ka ir 2,2 mol ūdeņraža un 0,86 mol slāpekļa, kas ierobežo?
Lai noskaidrotu, cik daudz slāpekļa ir nepieciešams, lai reaģētu ar 2,2 molu ūdeņraža, varat izmantot stehiometrisko attiecību, kas norādīta līdzsvarotajā vienādojumā:
Tas nozīmē, ka, lai iztērētu visus 2,2 molus ūdeņraža, jums vajadzēs vismaz 0,73 molus slāpekļa.
Lai noskaidrotu, cik daudz ūdeņraža ir nepieciešams, lai reaģētu ar 0,86 mol ūdeņraža, varat izmantot to pašu metodi:
Tas nozīmē, ka, lai iztērētu visus 0,86 molus slāpekļa, jums vajadzēs 2,58 molus ūdeņraža. Problēma ir tāda, ka jums nav 2,58 molu ūdeņraža! Tādējādi ūdeņradis ir ierobežojošais reaģents. Kad esat iztērējis visu esošo ūdeņradi, jūs nevarat iegūt vairāk amonjaka. Ūdeņradis ir tāds pats kā cupcakes iepriekš apskatītajā piemērā. Kad esat izrotājis visas kūkas, jums būs palikuši kaisīti.
Teorētiskās peļņas atrašana
Cik daudz amonjaka tiks ražots, ja viss jūsu rīcībā esošais ūdeņradis reaģēs, veidojot amonjaku? Tas ir reakcijas teorētiskais iznākums.
Tādējādi, izmantojot ierobežojošo reaģentu un stehiometrisko attiecību starp reaģentu un produktu, jūs varat atrast, ka amonjaka teorētiskā raža ir 1,5 moli.
Bet kāpēc to sauc par teorētiskā raža? Kāpēc ne tikai raža?
Problēma ir tā, ka reakcijas ne vienmēr notiek tā, kā jūs domājat.
Atgriezīsimies pie cupcake dekorēšanas. Iedomājieties, ka, kamēr jūs rotājat kūkas, jūsu jaunākais brālis / māsa nonāk virtuvē un nozog cupcake, pirms jūs to varat izrotāt. Nu, tas ir par vienu dekorētu kūciņu mazāk, ko varat pagatavot. Šis ir piemērs sānu reakcija.
Ķīmiskās reakcijas gandrīz nekad nav ideālas. Parasti ir blakusparādības, kurās jūsu reaģenti tiek izmantoti, lai izgatavotu kaut ko citu, nevis vēlamo produktu. Rezultātā produkta daudzumu, ko jūs iegūtu, aprēķinot ar ierobežojošo reaģentu, sauc par teorētisko iznākumu. Patiesībā jūsu ienesīgums, iespējams, būs mazāks par šo.