Si at du dekorerer cupcakes med dryss. For hver cupcake trenger du en håndfull dryss. Du har 12 cupcakes og to store kar full av dryss. Dette betyr at du har mer enn nok dryss til å dekorere alle cupcakes, men du har ikke nok cupcakes til å bruke opp alle dryssene dine. Utbyttet av cupcake-dekorasjonsreaksjonen du har foretatt her er således 12 cupcakes, og det er helt avhengig av mengden cupcakes du har.
På samme måte, når du gjør en kjemisk reaksjon, vil mengden produkt du vil lage være avhengig av komponenten du har mindre av. Denne komponenten kalles begrensende reagens. Når du har funnet ut hva det begrensende reagenset er, kan du finne ut teoretisk avkastning, eller hvor mye produkt du kan få fra komponentene dine.
Finne den begrensende reaktanten
Ta en titt på følgende kjemiske ligning der hydrogen reagerte med nitrogen for å lage ammoniakk:
Denne kjemiske reaksjonen vil hjelpe deg med å finne ut hvor mye hydrogen og nitrogen som trengs for å lage ammoniakk. Problemet er at denne ligningen ikke er balansert. Så først, balanser det:
Nå vet du at for hver 3 mol hydrogen lager du 2 mol ammoniakk. For hver 1 mol nitrogen lager du 2 mol ammoniakk.
Si nå at når du gjør denne reaksjonen, har du 4,5 gram hydrogen og 24 gram ammoniakk. Hvilken er den begrensende reaktanten?
For å finne dette må du først konvertere antall gram av hver komponent til føflekker. Deretter kan du bruke det støkiometriske forholdet gitt av den balanserte ligningen for å finne hvilken reaktant som er begrensende.
For å konvertere massen av hydrogen og ammoniakk til mol, bruk molarmassen:
Gitt at det er 2,2 mol hydrogen og 0,86 mol nitrogen, noe som er begrensende?
For å finne ut hvor mange mol nitrogen som trengs for å reagere med 2,2 mol hydrogen, kan du bruke det støkiometriske forholdet gitt av den balanserte ligningen:
Dette betyr at for å bruke opp hele 2,2 mol hydrogen, trenger du minst 0,73 mol nitrogen.
For å finne ut hvor mange mol hydrogen som trengs for å reagere med 0,86 mol hydrogen, kan du bruke samme metode:
Dette betyr at for å bruke opp alle 0,86 mol nitrogen trenger du 2,58 mol hydrogen. Problemet er at du ikke har 2,58 mol hydrogen! Dermed er hydrogen den begrensende reaktant. Når du har brukt opp alt hydrogenet du har, kan du ikke lage mer ammoniakk. Hydrogen er det samme som cupcakes i eksemplet som ble diskutert tidligere. Når du har dekorert alle cupcakes, har du rester av dryss.
Å finne det teoretiske utbyttet
Hvor mye ammoniakk blir laget hvis alt hydrogenet du har reagerer for å danne ammoniakk? Dette er det teoretiske utbyttet av reaksjonen.
Ved å bruke det begrensende reagenset og det støkiometriske forholdet mellom reaktant og produkt, kan du finne at det teoretiske utbyttet av ammoniakk er 1,5 mol.
Men hvorfor kalles dette teoretisk avkastning? Hvorfor ikke bare avkastningen?
Problemet er at reaksjoner ikke alltid skjer slik du tror de vil gjøre.
La oss gå tilbake til cupcake-dekorasjonen. Tenk deg at mens du dekorerer cupcakes, kommer ditt yngre søsken inn på kjøkkenet og stjeler en cupcake før du kan dekorere den. Vel, det er en færre dekorert cupcake du kan lage. Dette er et eksempel på en side reaksjon.
Kjemiske reaksjoner er nesten aldri perfekte. Det er vanligvis sidereaksjoner som bruker reaktantene dine til å lage noe annet enn ønsket produkt. Som et resultat kalles mengden produkt du vil lage som beregnet av det begrensende reagenset, det teoretiske utbyttet. I virkeligheten vil utbyttet ditt sannsynligvis være mindre enn dette.