Enne keemiliste reaktsioonide läbiviimist on kasulik teada, kui palju reagentide antud koguses toodetakse. Seda nimetatakse teoreetiline saagis. Seda strateegiat kasutatakse keemilise reaktsiooni teoreetilise saagise arvutamisel. Sama strateegiat saab kasutada kummagi suuruse määramiseks reagent vajalik soovitud koguse toote tootmiseks.
Saagikuse proovi arvutamine teoreetiliselt
10 grammi vesinikgaasi põletatakse vee tootmiseks hapniku liigse sisalduse korral. Kui palju vett toodetakse?
Reaktsioon kus vesinikgaas ühendab gaasi hapnikuga vee tootmiseks on:
H2(g) + O2(g) → H2O (l)
1. samm: veenduge, et teie keemilised võrrandid on tasakaalustatud võrrandid.
Ülaltoodud võrrand pole tasakaalus. Pärast tasakaalustamine, võrrandiks saab:
2H2(g) + O2(g) → 2H2O (l)
2. samm: määrake reagentide ja produkti moolsuhted.
See väärtus on sild reageeriva aine ja produkti vahel.
moolide suhe on stöhhiomeetriline suhe ühe ühendi ja teise ühendi koguse vahel reaktsioonis. Selle reaktsiooni jaoks saadakse iga kahe kasutatud vesiniku mooli kohta kaks mooli vett. H-i moolsuhe2 ja H2O on 1 mol H2/ 1 mol H2O
3. samm: arvutage reaktsiooni teoreetiline saagis.
Nüüd on piisavalt teavet, et kindlaks teha teoreetiline saagis. Kasutage strateegiat:
- Kasutage reagendi molaarmassi, et muundada reagendi grammi reagendi moolideks
- Reaktiivi moolide muundamiseks moolideks produktideks kasutage reagendi ja produkti moolsuhet
- Kasuta molaarmass toote teisendada moolide mass grammideks toote.
Võrrandi kujul:
gramm produkti = grammi reagenti x (1 mol reagenti / reagendi molaarmass) x (toote ja reagendi moolsuhe) x (toote molaarmass / 1 mol toodet)
Meie reaktsiooni teoreetiline saagis arvutatakse järgmiselt:
- H molaarmass2 gaas = 2 grammi
- H molaarmass2O = 18 grammi
grammi H2O = gramm H2 x (1 mol H2/ 2 grammi H2) x (1 mol H2O / 1 mol H2) x (18 grammi H2O / 1 mol H2O)
H oli 10 grammi2 gaas, seega:
grammi 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)
Kõik ühikud, va gramm H2O tühista, jättes:
grammi H2O = (10 x 1/2 x 1 x 18) grammi H2O
grammi H2O = 90 grammi H2O
Kümme grammi vesinikgaasi koos liigse hapnikuga toodab teoreetiliselt 90 grammi vett.
Arvutage reaktor, mis on vajalik toote koguse saamiseks
Seda strateegiat saab arvutamiseks pisut muuta reagentide kogus vaja selleks, et toota kindlaksmääratud kogus toodet. Muutame pisut oma näidet: mitu grammi vesinikgaasi ja hapnikugaasi on vaja 90 grammi vee tootmiseks?
Me teame vajalikku vesiniku kogust esimese näite järgi, kuid arvutuse tegemiseks:
grammi reagenti = grammi produkti x (1 mooli produkti / molaarmassi saadus) x (reagendi / toote molaarsuhe) x (reagendi grammi / reagendi molaarmassi)
Vesinikgaasi puhul:
grammi H2 = 90 grammi H2Ox (1 mol H2O / 18 g) x (1 mol H2/ 1 mol H2O) x (2 g H2/ 1 mol H2)
grammi H2 = (90 x 1/18 x 1 x 2) grammi H2 grammi H2 = 10 grammi H2
See nõustub esimese näitega. Vajaliku hapniku hulga määramiseks on vaja hapniku ja vee moolsuhet. Sest iga mutt kasutatavast hapnikust toodetakse 2 mooli vett. Hapniku ja vee moolsuhe on 1 mol O2/ 2 mol H2O
võrrand grammi O2 saab:
grammi O2 = 90 grammi H2Ox (1 mol H2O / 18 g) x (1 mol O2/ 2 mol H2O) x (32 g O2/ 1 mol H2)
grammi O2 = (90 x 1/18 x 1/2 x 32) grammi O2
grammi O2 = 80 grammi O2
90 grammi vee tootmiseks on vaja 10 grammi gaasilist vesinikku ja 80 grammi hapnikgaasi.
Saagi teoreetilised arvutused on sirgjooneline, kui teil on tasakaalustatud võrrandid reagentide ja saaduse sillamiseks vajalike moolsuhete leidmiseks.
Teoreetilise saagikuse kiire ülevaade
- Tasakaalu oma võrrandid.
- Leidke reagendi ja produkti moolsuhe.
- Arvutamiseks kasutage järgmist strateegiat: teisendage grammid moolideks, kasutage moolide suhet produktide ja reagentide sillamiseks ning seejärel muundage moolid grammideks tagasi. Teisisõnu, töötage moolidega ja teisendage need seejärel grammidesse. Ärge töötage grammidega ja eeldage, et saate õige vastuse.
Täpsemate näidete saamiseks uurige teoreetilise saagise probleem ja vesilahuse keemilise reaktsiooni näited.
Allikad
- Petrucci, R. H., Harwood, W.S. ja Heeringas, F.G. (2002) Üldkeemia, 8. väljaanne. Prentice Hall. ISBN 0130143294.
- Vogel, A. I.; Tatchell, A. R.; Furnis, B S.; Hannaford, A. J.; Smith, P. W. G. (1996) Vogeli praktilise orgaanilise keemia õpik (5. väljaanne). Pearson. ISBN 978-0582462366.
- Whitten, K.W., Gailey, K.D. ja Davis, R.E. (1992) Üldkeemia, 4. väljaanne. Saundersi kolledži kirjastus. ISBN 0030723736.