เนื้อหา

• ที่จะก้าว
• ส่วนที่ 1 ของ 2: การกำหนดรีเอเจนต์ที่ จำกัด
• ส่วนที่ 2 ของ 2: การกำหนดผลผลิตตามทฤษฎี

ผลผลิตตามทฤษฎีเป็นคำที่ใช้ในทางเคมีสำหรับปริมาณสูงสุดของสารที่คุณคาดหวังจากปฏิกิริยาทางเคมี คุณเริ่มต้นด้วยการปรับสมดุลสมการปฏิกิริยาและกำหนดรีเอเจนต์ที่ จำกัด เมื่อคุณวัดปริมาณน้ำยาที่คุณต้องการใช้คุณสามารถคำนวณปริมาณของสารที่ได้รับ นี่คือผลตอบแทนทางทฤษฎีของสมการ ในการทดลองจริงคุณมีแนวโน้มที่จะสูญเสียบางส่วนไปเนื่องจากไม่ใช่การทดสอบในอุดมคติ

ที่จะก้าว

ส่วนที่ 1 ของ 2: การกำหนดรีเอเจนต์ที่ จำกัด

1. เริ่มต้นด้วยปฏิกิริยาสมดุล สมการปฏิกิริยาคล้ายกับสูตรอาหาร แสดงให้เห็นว่ารีเอเจนต์ใด (ทางด้านซ้าย) ทำปฏิกิริยากันเพื่อสร้างผลิตภัณฑ์ (ทางด้านขวา) ปฏิกิริยาสมดุลจะมีจำนวนอะตอมเท่ากันทางด้านซ้ายของสมการ (เป็นสารตั้งต้น) เช่นเดียวกับทางด้านขวา (ในรูปของผลิตภัณฑ์)
   • ตัวอย่างเช่นสมมติว่าเรามีสมการง่ายๆ ${ displaystyle H_ {2} + O_ {2}}$คำนวณมวลโมลาร์ของแต่ละปฏิกิริยา ใช้ตารางธาตุหรือหนังสืออ้างอิงอื่น ๆ ค้นหามวลโมลาร์ของแต่ละอะตอมในแต่ละองค์ประกอบ บวกเข้าด้วยกันเพื่อหามวลโมลาร์ของสารรีเอเจนต์แต่ละชนิด ทำสิ่งนี้สำหรับโมเลกุลเดี่ยวของสารประกอบ พิจารณาสมการของการเปลี่ยนออกซิเจนและกลูโคสเป็นคาร์บอนไดออกไซด์และน้ำอีกครั้ง: ${ displaystyle 6O_ {2} + C_ {6} H_ {12} O_ {6}}$แปลงปริมาณของแต่ละรีเอเจนต์จากกรัมเป็นโมล สำหรับการทดลองจริงจะทราบมวลเป็นกรัมของรีเอเจนต์แต่ละตัวที่คุณใช้ หารค่านี้ด้วยมวลโมลาร์ของสารนั้นในการแปลงเป็นจำนวนโมล
     • ตัวอย่างเช่นสมมติว่าคุณเริ่มต้นด้วยออกซิเจน 40 กรัมและน้ำตาลกลูโคส 25 กรัม
     • 40 ก ${ displaystyle O_ {2}}$กำหนดอัตราส่วนโมลาร์ของรีเอเจนต์ โมลเป็นเครื่องมือคำนวณที่ใช้ในทางเคมีสำหรับการนับโมเลกุลตามมวล ด้วยการกำหนดจำนวนโมลของทั้งออกซิเจนและกลูโคสคุณจะรู้ว่าแต่ละโมเลกุลเริ่มต้นด้วยกี่โมล ในการหาอัตราส่วนของทั้งสองอย่างให้หารจำนวนโมลของรีเอเจนต์หนึ่งด้วยอีกตัวหนึ่ง
       • ในตัวอย่างต่อไปนี้คุณเริ่มต้นด้วยออกซิเจน 1.25 โมลและกลูโคส 0.139 โมล ดังนั้นอัตราส่วนของโมเลกุลของออกซิเจนและกลูโคสคือ 1.25 / 0.139 = 9.0 อัตราส่วนนี้หมายความว่าคุณมีโมเลกุลของออกซิเจนเป็นกลูโคสถึงเก้าเท่า
     • กำหนดอัตราส่วนที่เหมาะสำหรับปฏิกิริยา ดูที่การตอบสนองของดุลยภาพ ค่าสัมประสิทธิ์ของแต่ละโมเลกุลจะบอกคุณถึงอัตราส่วนของโมเลกุลที่คุณต้องการเพื่อให้ปฏิกิริยาเกิดขึ้น หากคุณกำลังใช้อัตราส่วนที่กำหนดโดยสูตรควรใช้รีเอเจนต์ทั้งสองอย่างเท่าเทียมกัน
       • สำหรับปฏิกิริยานี้สารตั้งต้นจะได้รับเป็น ${ displaystyle 6O_ {2} + C_ {6} H_ {12} O_ {6}}$เปรียบเทียบอัตราส่วนเพื่อค้นหารีเอเจนต์ที่ จำกัด ในปฏิกิริยาเคมีส่วนใหญ่รีเอเจนต์ตัวใดตัวหนึ่งจะถูกใช้หมดเร็วกว่าอีกตัว รีเอเจนต์ที่ใช้หมดก่อนเรียกว่ารีเอเจนต์ จำกัด รีเอเจนต์ที่ จำกัด นี้จะกำหนดระยะเวลาที่ปฏิกิริยาเคมีจะดำเนินต่อไปและผลทางทฤษฎีที่คุณคาดหวังได้ เปรียบเทียบอัตราส่วนทั้งสองที่คุณคำนวณเพื่อกำหนดรีเอเจนต์ที่ จำกัด :
         • ในตัวอย่างต่อไปนี้คุณเริ่มต้นด้วยออกซิเจนมากเป็นเก้าเท่าของกลูโคสโดยวัดด้วยโมล สูตรนี้บอกคุณว่าอัตราส่วนในอุดมคติของคุณคือออกซิเจนต่อน้ำตาลกลูโคสมากขึ้นถึงหกเท่า คุณจึงต้องการออกซิเจนมากกว่ากลูโคส ดังนั้นรีเอเจนต์อื่น ๆ คือกลูโคสในกรณีนี้จึงเป็นรีเอเจนต์ที่ จำกัด

ส่วนที่ 2 ของ 2: การกำหนดผลผลิตตามทฤษฎี

1. ดูการตอบสนองเพื่อค้นหาผลิตภัณฑ์ที่คุณต้องการ ด้านขวาของสมการเคมีแสดงผลิตภัณฑ์ที่ปฏิกิริยาให้ผล เมื่อปฏิกิริยาสมดุลค่าสัมประสิทธิ์ของแต่ละผลิตภัณฑ์จะระบุว่าอัตราส่วนโมเลกุลแต่ละชนิดที่คุณคาดหวังได้มีจำนวนเท่าใด ผลิตภัณฑ์แต่ละชนิดมีผลผลิตตามทฤษฎีหรือปริมาณของผลิตภัณฑ์ที่คุณคาดหวังเมื่อปฏิกิริยาเสร็จสมบูรณ์
   • จากตัวอย่างด้านบนคุณจะวิเคราะห์การตอบสนอง ${ displaystyle 6O_ {2} + C_ {6} H_ {12} O_ {6}}$บันทึกจำนวนโมลของน้ำยา จำกัด ของคุณ คุณควรเปรียบเทียบจำนวนโมลของการ จำกัด รีเอเจนต์กับจำนวนโมลของผลิตภัณฑ์เสมอ หากคุณพยายามเปรียบเทียบมวลของแต่ละชิ้นคุณจะไม่ได้ผลลัพธ์ที่ถูกต้อง
     • ในตัวอย่างข้างต้นกลูโคสเป็นรีเอเจนต์ที่ จำกัด จากการคำนวณมวลโมลาร์กลูโคส 25 กรัมแรกเท่ากับ 0.139 โมลของกลูโคส
   • เปรียบเทียบอัตราส่วนระหว่างโมเลกุลในผลิตภัณฑ์และรีเอเจนต์ กลับไปที่ปฏิกิริยาสมดุล หารจำนวนโมเลกุลของผลิตภัณฑ์ที่คุณต้องการด้วยจำนวนโมเลกุลของรีเอเจนต์ที่ จำกัด ของคุณ
     • ปฏิกิริยาสมดุลสำหรับตัวอย่างนี้คือ ${ displaystyle 6O_ {2} + C_ {6} H_ {12} O_ {6}}$คูณอัตราส่วนนี้ด้วยจำนวนโมลของรีเอเจนต์ที่ จำกัด คำตอบคือผลผลิตตามทฤษฎีเป็นโมลของผลิตภัณฑ์ที่ต้องการ
       • ในตัวอย่างนี้กลูโคส 25 กรัมเท่ากับ 0.139 โมลของกลูโคส อัตราส่วนของคาร์บอนไดออกไซด์และกลูโคสคือ 6: 1 คุณคาดว่าจะสามารถผลิตคาร์บอนไดออกไซด์ได้มากถึงหกเท่าของจำนวนโมลของกลูโคสที่คุณเริ่มต้นด้วย
       • ผลผลิตตามทฤษฎีของก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์คือ (กลูโคส 0.139 โมล) x (คาร์บอนไดออกไซด์ 6 โมล / กลูโคสโมล) = คาร์บอนไดออกไซด์ 0.834 โมล
     • แปลงผลลัพธ์เป็นกรัม นี่คือการย้อนกลับของขั้นตอนก่อนหน้าของคุณในการคำนวณจำนวนโมลหรือปริมาณของรีเอเจนต์ เมื่อคุณทราบจำนวนโมลที่คุณคาดหวังได้ให้คูณด้วยมวลโมลาร์ของผลิตภัณฑ์เพื่อหาผลผลิตตามทฤษฎีเป็นกรัม
       • ในตัวอย่างต่อไปนี้คือมวลโมลาร์ของ CO₂ ประมาณ 44 ก. / โมล (มวลโมลาร์ของคาร์บอนคือ ~ 12 g / mol และออกซิเจน ~ 16 g / mol ดังนั้นรวมคือ 12 + 16 + 16 = 44)
       • คูณ 0.834 โมลของ CO₂ x 44 ก. / โมล CO₂ = ~ 36.7 กรัม ผลผลิตตามทฤษฎีของการทดลองคือ 36.7 กรัมของ CO₂.
     • ทำการคำนวณซ้ำสำหรับผลิตภัณฑ์อื่นหากต้องการ ในการทดลองหลายครั้งคุณอาจสนใจเฉพาะผลผลิตของผลิตภัณฑ์บางอย่างเท่านั้น หากคุณต้องการทราบผลผลิตตามทฤษฎีของทั้งสองผลิตภัณฑ์สิ่งที่คุณต้องทำคือทำซ้ำขั้นตอนนี้
       • ในตัวอย่างนี้น้ำเป็นผลิตภัณฑ์ที่สอง ${ displaystyle H_ {2} O}$. ตามปฏิกิริยาสมดุลคุณสามารถคาดหวังว่าน้ำหกโมเลกุลจากกลูโคสหนึ่งโมเลกุล นี่คืออัตราส่วน 6: 1 ดังนั้นกลูโคส 0.139 โมลควรให้น้ำ 0.834 โมล
       • คูณจำนวนโมลของน้ำด้วยมวลโมลาร์ของน้ำ มวลโมลาร์คือ 2 + 16 = 18 g / mol คูณด้วยผลิตภัณฑ์ทำให้ได้ 0.139 mol H₂O x 18 ก. / โมล H.₂O = ~ 2.50 กรัม ผลผลิตทางทฤษฎีของน้ำในการทดลองนี้คือ 2.50 กรัม