Efni.

• Að stíga
• Hluti 1 af 2: Ákvörðun takmarkandi hvarfefnis
• 2. hluti af 2: Ákvörðun fræðilegrar ávöxtunar

Fræðileg ávöxtun er hugtak sem notað er í efnafræði um hámarksmagn efnis sem þú býst við vegna efnahvarfa. Þú byrjar á því að koma jafnvægi á viðbragðsjöfnu og skilgreina takmarkandi hvarfefni. Þegar þú mælir magn hvarfefnisins sem þú vilt nota geturðu reiknað út magn efnis sem fæst. Þetta er fræðileg ávöxtun jöfnunnar. Í raunverulegri tilraun muntu líklega missa eitthvað af henni, því hún er ekki tilvalin tilraun.

Að stíga

Hluti 1 af 2: Ákvörðun takmarkandi hvarfefnis

1. Byrjaðu á jafnvægisviðbrögðum. Viðbragðsjöfna er svipuð uppskrift. Það sýnir hvaða hvarfefni (til vinstri) bregðast við hvert öðru og mynda afurðir (til hægri). Jafnvægisviðbrögð munu hafa sama fjölda atóma vinstra megin við jöfnuna (sem hvarfefni) og hægra megin (í formi afurða).
   • Við skulum til dæmis segja að við séum með einföldu jöfnuna ${ displaystyle H_ {2} + O_ {2}}$Reiknið mólmassa hverrar efnahvarfs. Notaðu reglulegu töflu eða aðra uppflettirit og flettu upp molamassa hvers atóms í hverri samsetningu. Bætið þeim saman til að finna molamassa hvers efnasambands hvarfefna. Gerðu þetta fyrir eina sameind efnasambandsins. Hugleiddu aftur jöfnu umbreytingar súrefnis og glúkósa í koltvísýring og vatn: ${ displaystyle 6O_ {2} + C_ {6} H_ {12} O_ {6}}$Umreiknaðu magn hvors hvarfefnis úr grömmum í mól. Fyrir raunverulega tilraun verður massinn í grömmum af hverju hvarfefni sem þú notar þekktur. Deildu þessu gildi með molamassa þess efnis í umbreytingu í fjölda mól.
     • Segjum til dæmis að þú byrjar með 40 grömm af súrefni og 25 grömm af glúkósa.
     • 40 g ${ displaystyle O_ {2}}$Finndu mólhlutfall hvarfefnanna. Mól er reiknitæki sem notað er í efnafræði til að telja sameindir miðað við massa þeirra. Með því að ákvarða fjölda móla bæði súrefnis og glúkósa, veistu hversu margar sameindir hverrar þú byrjar með. Til að finna hlutfall beggja skaltu deila fjölda móls hvarfefnisins í hinna.
       • Í eftirfarandi dæmi byrjar þú með 1,25 mól súrefni og 0,139 mól glúkósa. Þannig að hlutfall súrefnis og glúkósa sameinda er 1,25 / 0,139 = 9,0. Þetta hlutfall þýðir að þú ert með níu sinnum fleiri súrefnissameindir en glúkósa.
     • Finndu ákjósanlegt hlutfall fyrir viðbrögðin. Horfðu á jafnvægissvörunina. Stuðlar hverrar sameindar segja þér hlutfall sameindanna sem þú þarft til að viðbrögðin komi fram. Ef þú notar nákvæmlega hlutfallið sem formúlan gefur, þá ætti að nota bæði hvarfefni jafnt.
       • Fyrir þessi viðbrögð eru hvarfefnin gefin sem ${ displaystyle 6O_ {2} + C_ {6} H_ {12} O_ {6}}$Berðu saman hlutföllin til að finna takmarkandi hvarfefni. Í flestum efnahvörfum verður annað hvarfefnið notað fyrr en hitt. Hvarfefni sem er fyrst notað er kallað takmarkandi hvarfefni. Þetta takmarkandi hvarfefni ákvarðar hversu lengi efnahvarfið getur haldið áfram og fræðilega ávöxtun sem þú getur búist við. Berðu saman tvö hlutföll sem þú reiknaðir út til að ákvarða takmarkandi hvarfefni:
         • Í eftirfarandi dæmi byrjar þú með níu sinnum meira súrefni en glúkósa, mælt með mólum. Formúlan segir þér að hugsjón hlutfall þitt er sex sinnum meira súrefni miðað við glúkósa. Svo þú þarft meira súrefni en glúkósa. Svo annað hvarfefnið, glúkósi í þessu tilfelli, er takmarkandi hvarfefnið.

2. hluti af 2: Ákvörðun fræðilegrar ávöxtunar

1. Skoðaðu svörin til að finna vöruna sem þú vilt. Hægri hlið efnajöfnunnar sýnir afurðirnar sem hvarfið skilar. Þegar viðbrögðin eru í jafnvægi gefa stuðlar hverrar framleiðslu til kynna hversu mörg hver sameindahlutföll þú getur búist við. Hver vara hefur fræðilega ávöxtun, eða það magn af vöru sem þú gætir búist við þegar viðbrögð eru að fullu lokið.
   • Haltu áfram með dæmið hér að ofan og greindu svörin ${ displaystyle 6O_ {2} + C_ {6} H_ {12} O_ {6}}$Skráðu fjölda mól af takmarkandi hvarfefni þínu. Þú ættir alltaf að bera saman fjölda mölla takmarkandi hvarfefnis og fjölda mól vara. Ef þú reynir að bera saman massa hvers og eins færðu ekki rétta niðurstöðu.
     • Í dæminu hér að ofan er glúkósi takmarkandi hvarfefni. Samkvæmt mólmassaútreikningum jafngildir fyrstu 25 g af glúkósa 0,139 mól af glúkósa.
   • Berðu saman hlutfallið á milli sameinda í afurðinni og hvarfefnisins. Fara aftur í jafnvægisviðbrögðin. Deildu fjölda sameinda viðkomandi vöru með fjölda sameinda takmarkandi hvarfefnisins.
     • Jafnvægisviðbrögðin fyrir þetta dæmi eru ${ displaystyle 6O_ {2} + C_ {6} H_ {12} O_ {6}}$Margfaldaðu þetta hlutfall með fjölda móls takmörkunarefnisins. Svarið er fræðileg ávöxtun, í mólum, af viðkomandi vöru.
       • Í þessu dæmi eru 25 g af glúkósa jafn 0,139 mól af glúkósa. Hlutfall koltvísýrings og glúkósa er 6: 1. Þú býst við að geta framleitt sex sinnum fleiri mól koltvísýrings en fjöldi mól glúkósa sem þú byrjaðir með.
       • Fræðileg ávöxtun koltvísýrings er (0,139 mól glúkósi) x (6 mól koltvísýringur / mól glúkósi) = 0,834 mól koltvísýringur.
     • Breyttu niðurstöðunni í grömm. Þetta er hið gagnstæða frá fyrra skrefi þínu að reikna fjölda mólanna eða magn hvarfefnis. Þegar þú veist fjölda mólanna sem þú getur búist við, margfaldaðu það með mólmassa vörunnar til að finna fræðilegan ávöxtun í grömmum.
       • Í eftirfarandi dæmi er molamassi CO₂ um það bil 44 g / mól. (Molamassi kolefnis er ~ 12 g / mól og súrefni ~ 16 g / mól, þannig að heildin er 12 + 16 + 16 = 44).
       • Margfaldaðu 0,834 mól af CO₂ x 44 g / mól CO₂ = ~ 36,7 grömm. Fræðileg ávöxtun tilraunarinnar er 36,7 grömm af CO₂.
     • Endurtaktu útreikninginn fyrir hina vöruna, ef þess er óskað. Í mörgum tilraunum gætirðu aðeins haft áhuga á ávöxtun tiltekinnar vöru. Ef þú vilt vita fræðilega ávöxtun beggja vara þarf ekki annað en endurtaka ferlið.
       • Í þessu dæmi er vatn önnur afurðin ${ displaystyle H_ {2} O}$. Samkvæmt jafnvægisviðbrögðum má búast við sex sameindum af vatni úr einni sameind glúkósa. Þetta er hlutfallið 6: 1. Þannig að 0,139 mól glúkósi ætti að leiða til 0,834 mól af vatni.
       • Margfaldaðu fjölda mola af vatni með molamassa vatns. Mólmassinn er 2 + 16 = 18 g / mól. Margfaldað af vörunni, þetta skilar 0.139 mól H₂O x 18 g / mól H₂O = ~ 2,50 grömm. Fræðileg ávöxtun vatns í þessari tilraun er 2,50 grömm.