כיצד לחשב תשואה תיאורטית?

גלה איזה מהמגיבים הוא המגיב "המגביל" והשתמש בזה לחישוב התשואה התיאורטית.

התשואה התיאורטית היא מונח המשמש בכימיה לתיאור כמות המוצר המקסימלית שאתה מצפה שתגובה כימית עלולה ליצור. עליכם להתחיל במשוואה כימית מאוזנת ולהגדיר את המגיב המגביל. כאשר אתה מודד את כמות המגיב שבו תשתמש, תוכל לחשב את כמות המוצר. זו התשואה התיאורטית של המשוואה. בעוד ניסוי אמיתי, אתה צפוי לאבד חלק דרך חוסר היעילות של הניסוי עצמו.

חלק 1 מתוך 2: מציאת המגיב המגביל

1
התחל במשוואה כימית מאוזנת. משוואה כימית היא כמו מתכון. זה מראה את המגיבים (בצד שמאל) המגיבים ליצירת מוצרים (בצד ימין). משוואה מאוזנת כראוי תראה אותו מספר האטומים שנכנסו למשוואה כמו מגיבים כפי שאתה יוצא בצורה של מוצרים.
- לדוגמה, שקול את המשוואה הפשוטה $H_ {2} + o_ {2}$ → $H_ {2} o$ . ישנם שני אטומי מימן משמאל וימין. אך ישנם שני אטומי חמצן הנכנסים כמגיב ורק אטום אחד במוצר מימין.
- כדי לאזן, הכפל את המוצר כדי לקבל $H_ {2} + o_ {2}$ → $2h_ {2} o$ .
- בדוק את היתרה. שינוי זה תיקן את החמצן, שיש לו כעת שני אטומים משני הצדדים. אבל עכשיו יש לך שני אטומי מימן משמאל וארבעה אטומי מימן בצד ימין.
- הכפל את המימן במגיב. זה יתאים את המשוואה ל $2 שעות_ {2} + o_ {2}$ → $2h_ {2} o$ . בשינוי זה יש כעת 4 אטומי מימן משני הצדדים, ושני אטומי חמצן. המשוואה מאוזנת.
- כדוגמה מסובכת יותר, חמצן וגלוקוז יכולים להגיב ליצירת פחמן דו חמצני ומים: $6o_ {2} + c_ {6} h _ {{12}} o_ {6}$ → $6co_ {2} + 6h_ {2} o$
  במשוואה זו, לכל צד יש בדיוק 6 אטומי פחמן (C), 12 אטומי מימן (H) ו- 18 אטומי חמצן (O). המשוואה מאוזנת.
- קרא מדריך זה אם ברצונך לבדוק באופן יסודי יותר את המשוואות הכימיות המאוזנות.
2
חשב את המסה הטוחנת של כל מגיב. בעזרת הטבלה המחזורית או התייחסות אחרת, חפש את המסה הטוחנת של כל אטום בכל תרכובת. הוסף אותם יחד כדי למצוא את המסה הטוחנת של כל תרכובת מגיב. עשו זאת למולקולה אחת של התרכובת. שקול שוב את משוואת ההמרה של חמצן וגלוקוז לפחמן דו חמצני ומים: 6O2 + C6H12O6 {\ displaystyle 6O_ {2} + C_ {6} H_ {12} O_ {6}} $6o_ {2} + c_ {6} h _ {{12}} o_ {6}$ → 6CO2 + 6H2O {\ displaystyle 6CO_ {2} + 6H_ {2} O} $6co_ {2} + 6h_ {2} o$
- לדוגמא זו, מולקולה אחת של חמצן ( $O_ {2}$ ) מכילה שני אטומי חמצן.
- המסה הטוחנת של אטום אחד של חמצן היא בערך 16 גרם למול. במידת הצורך תוכל למצוא ערכים מדויקים יותר.)
- 2 אטומי חמצן x 16 גרם למול לאטום = 32 גרם למול $O_ {2}$ .
- למגיב השני, גלוקוז ( $C_ {6} h _ {{12}} o_ {6}$ ) יש מסה טוחנת של (6 אטומים C x 12 גרם C / mol) + (12 אטומים H x 1 גרם H / מול) + (6 אטומים O x 16 גרם O / mol) = 180 גרם / מול.
- לסקירת שלב זה ביתר פירוט, ניתן לסקור חישוב מסה טוחנת.
3
המר את הכמות של כל מגיב בין גרם לשומות. לצורך ניסוי ממשי, תדע את המסה בגרמים של כל מגיב בו אתה משתמש. חלק את הערך לפי המסה הטוחנת של אותה תרכובת כדי להמיר את הכמות לשומות.
- לדוגמא, נניח שאתה מתחיל עם 40 גרם חמצן ו- 25 גרם גלוקוז.
- 40 גרם $O_ {2}$ / (32 גרם למול) = 1,25 מול חמצן.
- 25 גרם $C_ {6} h _ {{12}} o_ {6}$ / (180 גרם למול) = כ 0,139 שומות גלוקוז.
אם מגיבים 68,5 ק"ג CO עם 8,60 ק"ג H2 (g), כיצד אוכל לחשב את התשואה התיאורטית של מתנול, CH3OH (l)?
4
קבע את היחס הטוחנת של המגיבים. שומה היא כלי המשמש בכימיה לספירת מולקולות, על בסיס המסה שלהן. על ידי קביעת מספר השומות של חמצן וגלוקוז, אתה יודע כמה מולקולות מכל אחת מהן אתה מתחיל. כדי למצוא את היחס בין השניים, חלק את מספר השומות של מגיב אחד במספר השומות של השני.
- בדוגמה זו, אתה מתחיל ב -1,25 שומות חמצן ו -0,139 שומות גלוקוז. לפיכך, היחס בין חמצן למולקולות גלוקוז הוא 1,25 / 0,139 = 9,0. משמעות היחס הזה היא שיש לך מולקולות חמצן פי 9 מאשר לגלוקוז.
5
מצא את היחס האידיאלי לתגובה. התבונן במשוואה המאוזנת לתגובה. המקדמים מול כל מולקולה מספרים לך את היחס בין המולקולות שאתה זקוק להתרחשות התגובה. אם אתה משתמש בדיוק ביחס שניתן על ידי הנוסחה, יש להשתמש בשני המגיבים באופן שווה.
- לתגובה זו, המגיבים ניתנים כ- $6o_ {2} + c_ {6} h _ {{12}} o_ {6}$ . המקדמים מצביעים על כך שאתה צריך 6 מולקולות חמצן על כל מולקולת גלוקוז אחת. היחס האידיאלי לתגובה זו הוא 6 חמצן / 1 גלוקוז = 6,0.
6
השווה את היחסים כדי למצוא את המגיב המגביל. ברוב התגובות הכימיות, אחד המגיבים ישתמש לפני האחרים. זה שמתרגל ראשון נקרא המגיב המגביל. מגיב מגביל זה קובע כמה זמן התגובה הכימית יכולה להתרחש ואת התשואה התיאורטית שאתה יכול לצפות לה. השווה בין שני היחסים שחישבת כדי לזהות את המגיב המגביל:
- בדוגמה זו, אתה מתחיל בכמות גדולה של פי 9 חמצן מגלוקוז, כאשר נמדד במספר שומות. הנוסחה אומרת לך שהיחס האידיאלי שלך הוא פי 6 חמצן מגלוקוז. לכן, יש לך יותר חמצן מהנדרש. לפיכך, המגיב האחר, הגלוקוז במקרה זה, הוא המגיב המגביל.

חלק 2 מתוך 2: קביעת התשואה התיאורטית

1
בדוק את התגובה כדי למצוא את המוצר הרצוי. הצד הימני של משוואה כימית מראה את המוצרים שנוצרו על ידי התגובה. המקדמים של כל מוצר, אם התגובה מאוזנת, מספרים לכם את הסכום שצפוי לכם, ביחסים מולקולריים. לכל מוצר יש תשואה תיאורטית, כלומר כמות המוצר שהיית מצפה לקבל אם התגובה יעילה לחלוטין.
- בהמשך לדוגמה לעיל, אתה מנתח את התגובה $6o_ {2} + c_ {6} h _ {{12}} o_ {6}$ → $6co_ {2} + 6h_ {2} o$ . שני המוצרים המוצגים מימין הם פחמן דו חמצני ומים.
- אתה יכול להתחיל עם כל מוצר כדי לחשב את התשואה התיאורטית. במקרים מסוימים, אתה עשוי להיות מודאג רק ממוצר כזה או אחר. אם כן, זה אחד שתתחיל איתו.
התשואה התיאורטית של פחמן דו חמצני היא (0,139 שומות גלוקוז) x (6 שומות פחמן דו חמצני / שומה גלוקוז) = 0,834 שומות פחמן דו חמצני.
2
רשום את מספר השומות של המגיב המגביל שלך. עליך להשוות תמיד שומות של מגיב לשומות מוצר. אם תנסה להשוות את המסה של כל אחת מהן, לא תגיע לתוצאות הנכונות.
- בדוגמה לעיל, גלוקוז הוא המגיב המגביל. חישובי המסה הטוחנים מצאו כי 25g הראשוני של גלוקוז שווה 0,139 שומות של גלוקוז.
3
השווה את היחס בין מולקולות במוצר ובמגיב. חזור למשוואה המאוזנת. חלק את מספר המולקולות של המוצר הרצוי שלך למספר המולקולות של המגיב המגביל שלך.
- המשוואה המאוזנת לדוגמא זו היא $6o_ {2} + c_ {6} h _ {{12}} o_ {6}$ → $6co_ {2} + 6h_ {2} o$ . משוואה זו אומרת לך שאתה מצפה ל 6 מולקולות של המוצר הרצוי, פחמן דו חמצני ( $שיתוף_ {2}$ ), בהשוואה למולקולה אחת של גלוקוז ( $C_ {6} h _ {{12}} o_ {6}$ ).
- היחס בין פחמן דו חמצני לגלוקוז הוא 6 = 6. במילים אחרות, תגובה זו יכולה לייצר 6 מולקולות של פחמן דו חמצני ממולקולה אחת של גלוקוז.
4
הכפל את היחס בכמות המגיב המגביל בשומות. התשובה היא התשואה התיאורטית, בשומות, של המוצר הרצוי.
- בדוגמה זו, 25 גרם גלוקוז שווה 0,139 שומות גלוקוז. היחס בין פחמן דו חמצני לגלוקוז הוא 6: 1. אתה מצפה ליצור פי 6 שומות של פחמן דו חמצני מגלוקוז מלכתחילה.
- התשואה התיאורטית של פחמן דו חמצני היא (0,139 שומות גלוקוז) x (6 שומות פחמן דו חמצני / שומה גלוקוז) = 0,834 שומות פחמן דו חמצני.
כדי לחשב את התשואה התיאורטית, התחל במציאת המגיב המגביל במשוואה, שהוא המגיב שמתרגל תחילה כאשר התגובה הכימית מתרחשת.
5
המירו את התוצאה לגרמים. זהו ההפך מהשלב הקודם שלך לחישוב מספר השומות או המגיב. כאשר אתה יודע את מספר השומות שאתה מצפה, תכפיל את המסה הטוחנת של המוצר כדי למצוא את התשואה התיאורטית בגרמים.
- בדוגמה זו, המסה הטוחנת של CO ₂ היא כ 44 גרם / מול. (המסה הטוחנת של פחמן היא ~ 12 גרם למול והחמצן היא ~ 16 גרם למול, כך שהסך הכל הוא 12 + 16 + 16 = 44).
- הכפל 0,834 שומות CO ₂ x 44 גרם / mol CO ₂ = ~ 36,7 גרם. התשואה התיאורטית של הניסוי היא 36,7 גרם CO ₂.
6
חזור על החישוב עבור המוצר האחר אם תרצה בכך. בניסויים רבים, אתה עשוי להיות מודאג רק מהתפוקה של מוצר אחד. אם ברצונך למצוא את התשואה התיאורטית של שני המוצרים, פשוט חזור על התהליך.
- בדוגמה זו, המוצר השני הוא מים, $H_ {2} o$ . על פי המשוואה המאוזנת, אתה מצפה ש 6 מולקולות של מים יגיעו ממולקולה אחת של גלוקוז. זהו יחס של 6: 1. לכן, החל מ- 0,139 שומות גלוקוז צריך לגרום ל -0,834 שומות מים.
- הכפל את מספר שומות המים במסת הטוחנת של המים. המסה הטוחנת היא 2 + 16 = 18 גרם למול. מכפול במוצר, התוצאה היא 0,834 שומות H ₂ O x 18 גרם / mol H ₂ O = ~ 15 גרם. התשואה התיאורטית של מים לניסוי זה היא 15 גרם.

קרא גם: כיצד להוסיף ולחסר שליליות?

כיצד לחשב תשואה תיאורטית?

צעדים

חלק 1 מתוך 2: מציאת המגיב המגביל

חלק 2 מתוך 2: קביעת התשואה התיאורטית

שאלות ותשובות

קרא גם: