Spuneți că decorați cupcakes cu stropi. Pentru fiecare cupcake, aveți nevoie de o mână de stropi. Aveți 12 cupcakes și două căzi uriașe pline de stropi. Aceasta înseamnă că aveți stropi mai mult decât suficiente pentru a decora toate cupcakes-urile, dar nu aveți suficiente cupcakes pentru a vă consuma toate stropurile. Randamentul reacției de decorare a cupcake-ului pe care l-ați întreprins aici este, așadar, de 12 cupcakes și depinde în totalitate de cantitatea de cupcakes pe care o aveți.
În același mod, atunci când faceți o reacție chimică, cantitatea de produs pe care o veți face va depinde de componenta pe care o aveți mai puțin. Această componentă se numește reactiv limitativ. Odată ce ați aflat care este reactivul limitativ, puteți da seama de randament teoretic, sau cât de mult produs veți putea obține din componentele dvs.
Găsirea reactantului limitativ
Aruncați o privire la următoarea ecuație chimică în care hidrogenul a reacționat cu azot pentru a produce amoniac:
Această reacție chimică vă va ajuta să aflați cât de mult hidrogen și azot sunt necesari pentru a produce amoniac. Problema este că această ecuație nu este echilibrată. Deci, mai întâi, echilibrează-l:
Acum, știi că pentru fiecare 3 moli de hidrogen, faci 2 moli de amoniac. Pentru fiecare 1 mol de azot, faci 2 moli de amoniac.
Acum, spuneți că atunci când faceți această reacție aveți 4,5 grame de hidrogen și 24 de grame de amoniac. Care este reactantul limitativ?
Pentru a găsi acest lucru, va trebui mai întâi să convertiți numărul de grame din fiecare componentă în alunițe. Apoi puteți utiliza raportul stoichiometric dat de ecuația echilibrată pentru a găsi reactantul care limitează.
Pentru a converti masa hidrogenului și amoniacului în aluniți, folosiți masa molară:
Având în vedere că există 2,2 moli de hidrogen și 0,86 moli de azot, ceea ce este limitativ?
Pentru a afla câți moli de azot sunt necesari pentru a reacționa cu 2,2 moli de hidrogen, puteți utiliza raportul stoichiometric dat de ecuația echilibrată:
Aceasta înseamnă că, pentru a consuma întreaga cantitate de 2,2 moli de hidrogen, veți avea nevoie de cel puțin 0,73 moli de azot.
Pentru a afla câți moli de hidrogen sunt necesari pentru a reacționa cu 0,86 moli de hidrogen, puteți utiliza aceeași metodă:
Aceasta înseamnă că, pentru a consuma toți 0,86 moli de azot, veți avea nevoie de 2,58 moli de hidrogen. Problema este că nu aveți 2,58 moli de hidrogen! Astfel, hidrogenul este reactant limitativ. Odată ce ai consumat tot hidrogenul pe care îl ai, nu mai poți produce mai mult amoniac. Hidrogenul este același cu cupcakes-urile din exemplul discutat mai devreme. După ce ați decorat toate cupcakes-urile, veți avea stropi rămase.
Găsirea randamentului teoretic
Cât amoniac se va face dacă tot hidrogenul pe care îl aveți reacționează pentru a forma amoniac? Acesta este randamentul teoretic al reacției.
Astfel, utilizând reactivul limitativ și relația stoichiometrică dintre reactant și produs, puteți constata că randamentul teoretic al amoniacului este de 1,5 moli.
Dar de ce se numește asta randament teoretic? De ce nu doar randamentul?
Problema este că reacțiile nu se întâmplă întotdeauna așa cum credeți că vor avea.
Să ne întoarcem la decorarea cupcake-ului. Imaginați-vă că, în timp ce decorați cupcakes-urile, fratele dvs. mai mic vine în bucătărie și fură un cupcake înainte de al putea decora. Ei bine, acesta este un cupcake decorat mai puțin pe care îl puteți face. Acesta este un exemplu de reacție secundară.
Reacțiile chimice nu sunt aproape niciodată perfecte. De obicei, există reacții secundare care utilizează reactanții dvs. pentru a face altceva decât produsul dorit. Ca rezultat, cantitatea de produs pe care ați face-o calculată de reactivul limitativ se numește randament teoretic. În realitate, randamentul dvs. va fi probabil mai mic decât acesta.