Prieš atliekant chemines reakcijas, naudinga žinoti, kiek produkto bus pagaminta naudojant nurodytą kiekį reagentų. Tai vadinama teorinis derlius. Tai strategija, kurią reikia naudoti apskaičiuojant teorinę cheminės reakcijos išeigą. Ta pati strategija gali būti taikoma nustatant kiekvienos sumą reagentas reikalingi norimam produkto kiekiui pagaminti.
Teorinis derlingumo mėginio apskaičiavimas
10 g vandenilio dujų sudeginamos esant pertekliniam deguonies kiekiui, kad būtų gautas vanduo. Kiek vandens pagaminama?
Reakcija kur vandenilio dujos derina su deguonies dujomis, kad gautų vandenį:
H2(g) + O2(g) → H2O (l)
1 žingsnis: įsitikinkite, kad jūsų cheminės lygtys yra subalansuotos lygtys.
Aukščiau pateikta lygtis nėra subalansuota. Po balansavimas, lygtis tampa:
2 H2(g) + O2(g) → 2 H2O (l)
2 žingsnis: nustatykite reagentų ir produkto molinius santykius.
Ši vertė yra tiltas tarp reagento ir produkto.
molinis santykis yra stechiometrinis santykis tarp vieno junginio ir kito junginio kiekio reakcijoje. Šiai reakcijai gauti iš kiekvienų dviejų panaudotų vandenilio dujų molių susidaro du moliai vandens. Molinis santykis tarp H
2 ir H2O yra 1 mol H2/ 1 mol H2O.3 žingsnis: Apskaičiuokite teorinį reakcijos išeigą.
Dabar yra pakankamai informacijos, kad būtų galima nustatyti teorinis derlius. Naudokite strategiją:
- Reaktyviosios medžiagos gramus paverčiant reagento moliais naudokite molinę reaktyvinio svorio masę
- Reagento molius paverskite moliniais produktais, naudodami reagento ir produkto molinį santykį
- Naudoti molinė masė produkto paverskite apgamų produktą gramais produkto.
Lygties forma:
gramų produkto = gramai reagento x (1 mol reagento / molinė reagentų masė) x (produkto ir reagentų molinis santykis) x (produkto molinė masė / 1 mol produkto)
Teorinė mūsų reakcijos išeiga apskaičiuojama naudojant:
- molinė H masė2 dujos = 2 gramai
- molinė H masė2O = 18 gramų
gramų H2O = gramai H2 x (1 mol H2/ 2 gramai H2) x (1 mol H2O / 1 mol H2) x (18 gramų H2O / 1 mol H2O)
Mes turėjome 10 gramų H2 dujos, taigi:
gramų H2O = 10 g H2 x (1 mol H2/ 2 g H2) x (1 mol H2O / 1 mol H2) x (18 g H2O / 1 mol H2O)
Visi vienetai, išskyrus gramus H2O atšaukite, palikdami:
gramų H2O = (10 x 1/2 x 1 x 18) gramų H2O
gramų H2O = 90 gramų H2O
Dešimt gramų vandenilio dujų su deguonies pertekliumi teoriškai pagamins 90 gramų vandens.
Apskaičiuokite reagentą, kurio reikia norint nustatyti nustatytą produkto kiekį
Ši strategija gali būti šiek tiek pakeista, kad būtų galima apskaičiuoti reagentų kiekis reikia pagaminti nustatytam produkto kiekiui. Truputį pakeiskite mūsų pavyzdį: Kiek gramų vandenilio ir deguonies dujų reikia 90 g vandens gauti?
Mes žinome, kiek reikia vandenilio pagal pirmą pavyzdį, bet atlikti skaičiavimus:
gramų reagento = gramų produkto x (1 molio produkto / molinės masės produkto) x (reagento / produkto molinis santykis) x (reaktanto gramas / molinė masė)
Vandenilio dujoms:
gramų H2 = 90 gramų H2Ox (1 mol H2O / 18 g) x (1 mol H2/ 1 mol H2O) x (2 g H2/ 1 mol H2)
gramų H2 = (90 x 1/18 x 1 x 2) gramų H2 gramų H2 = 10 gramų H2
Tai sutinka su pirmuoju pavyzdžiu. Norint nustatyti reikalingą deguonies kiekį, reikalingas deguonies ir vandens molinis santykis. Dėl kiekvienas molis sunaudotų deguonies dujų, susidaro 2 moliai vandens. Molinis santykis tarp deguonies dujų ir vandens yra 1 mol O2/ 2 mol H2O.
lygtis gramų O2 tampa:
gramų O2 = 90 gramų H2Ox (1 mol H2O / 18 g) x (1 mol O2/ 2 mol H2O) x (32 g O2/ 1 mol H2)
gramų O2 = (90 x 1/18 x 1/2 x 32) gramų O2
gramų O2 = 80 gramų O2
Norint pagaminti 90 gramų vandens, reikia 10 gramų vandenilio dujų ir 80 gramų deguonies.
Teoriniai derliaus skaičiavimai yra nesudėtingi tol, kol turite subalansuotas lygtis, kad surastumėte molinius santykius, reikalingus reagentų ir produkto sujungimui.
Greita teorinės išeigos apžvalga
- Subalansuokite savo lygtis.
- Raskite reagento ir produkto molinį santykį.
- Apskaičiuokite naudodamiesi šia strategija: Konvertuokite gramus į molius, naudokite molinį santykį, kad sujungtumėte produktus ir reagentus, o tada apgamus paverskite gramais. Kitaip tariant, dirbkite su apgamais ir tada konvertuokite juos į gramus. Nedirbkite su gramais ir manykite, kad gausite teisingą atsakymą.
Norėdami gauti daugiau pavyzdžių, išnagrinėkite teorinė derlingumo problema ir vandeninio tirpalo cheminės reakcijos pavyzdžių problemos.
Šaltiniai
- Petrucci, R. H., Harwood, W.S. ir Silkė, F.G. (2002) Bendroji chemija, 8-asis leidimas. Prentice salė. ISBN 0130143294.
- Vogelis, A. I.; Tatčelis, A. R.; Furnis, B. S.; Hannafordas, A. J.; Smithas, P. W. G. (1996) Vogelio praktinės organinės chemijos vadovėlis (5-asis leidimas). Pearsonas. ISBN 978-0582462366.
- Whitten, K.W., Gailey, K.D. ir Davisas, R.E. (1992) Bendroji chemija, 4-asis leidimas. „Saunders“ kolegijos leidyba. ISBN 0030723736.