Contenuto

• Al passo
• Parte 1 di 2: determinazione del reagente limitante
• Parte 2 di 2: determinazione della resa teorica

La resa teorica è un termine usato in chimica per indicare la quantità massima di una sostanza che ci si aspetta da una reazione chimica. Si inizia bilanciando un'equazione di reazione e definendo il reagente limitante. Quando si misura la quantità di reagente che si desidera utilizzare, è possibile calcolare la quantità di una sostanza ottenuta. Questa è la resa teorica dell'equazione. In un esperimento reale, probabilmente ne perderai parte, perché non è un esperimento ideale.

Al passo

Parte 1 di 2: determinazione del reagente limitante

1. Inizia con una reazione di equilibrio. Un'equazione di reazione è simile a una ricetta. Mostra quali reagenti (a sinistra) reagiscono tra loro per formare prodotti (a destra). Una reazione di equilibrio avrà lo stesso numero di atomi sul lato sinistro dell'equazione (come reagenti) come sul lato destro (sotto forma di prodotti).
   • Ad esempio, supponiamo di avere l'equazione semplice ${ displaystyle H_ {2} + O_ {2}}$Calcola la massa molare di ciascuna reazione. Usando la tavola periodica o qualche altro libro di riferimento, cerca la massa molare di ciascun atomo in ciascuna composizione. Aggiungili insieme per trovare la massa molare di ciascun composto di reagenti. Fallo per una singola molecola del composto. Considera ancora l'equazione della conversione di ossigeno e glucosio in anidride carbonica e acqua: ${ displaystyle 6O_ {2} + C_ {6} H_ {12} O_ {6}}$Converti la quantità di ciascun reagente da grammi a moli. Per un esperimento reale, sarà nota la massa in grammi di ogni reagente che usi. Dividi questo valore per la massa molare di quella sostanza in conversione al numero di moli.
     • Ad esempio, supponi di iniziare con 40 grammi di ossigeno e 25 grammi di glucosio.
     • 40 g ${ displaystyle O_ {2}}$Determina il rapporto molare dei reagenti. Una talpa è uno strumento di calcolo utilizzato in chimica per contare le molecole in base alla loro massa. Determinando il numero di moli sia di ossigeno che di glucosio, sai con quante molecole di ciascuna inizi. Per trovare il rapporto di entrambi, dividere il numero di moli di un reagente per quelle dell'altro.
       • Nell'esempio seguente, inizi con 1,25 moli di ossigeno e 0,139 moli di glucosio. Quindi il rapporto tra molecole di ossigeno e glucosio è 1,25 / 0,139 = 9,0. Questo rapporto significa che hai nove volte più molecole di ossigeno del glucosio.
     • Determina il rapporto ideale per la reazione. Guarda la risposta di equilibrio. I coefficienti per ciascuna molecola ti dicono il rapporto tra le molecole di cui hai bisogno affinché si verifichi la reazione. Se stai usando esattamente il rapporto dato dalla formula, allora entrambi i reagenti dovrebbero essere usati allo stesso modo.
       • Per questa reazione i reagenti sono dati come ${ displaystyle 6O_ {2} + C_ {6} H_ {12} O_ {6}}$Confronta i rapporti per trovare il reagente limitante. Nella maggior parte delle reazioni chimiche, uno dei reagenti verrà utilizzato prima dell'altro. Il reagente che viene utilizzato per primo è chiamato reagente limitante. Questo reagente limitante determina per quanto tempo la reazione chimica può continuare e la resa teorica che ci si può aspettare. Confronta i due rapporti calcolati per determinare il reagente limitante:
         • Nell'esempio seguente, inizi con nove volte più ossigeno del glucosio, misurato in moli. La formula ti dice che il tuo rapporto ideale è sei volte più ossigeno rispetto al glucosio. Quindi hai bisogno di più ossigeno del glucosio. Quindi l'altro reagente, il glucosio in questo caso, è il reagente limitante.

Parte 2 di 2: determinazione della resa teorica

1. Visualizza la risposta per trovare il prodotto che desideri. Il lato destro di un'equazione chimica mostra i prodotti che la reazione produce. Quando la reazione è equilibrata, i coefficienti di ciascun prodotto indicano quanti rapporti molecolari ci si può aspettare. Ogni prodotto ha una resa teorica o la quantità di prodotto che ti aspetteresti quando la reazione sarà completamente completa.
   • Continuando con l'esempio sopra, analizzi la risposta ${ displaystyle 6O_ {2} + C_ {6} H_ {12} O_ {6}}$Registra il numero di moli del tuo reagente limitante. È sempre necessario confrontare il numero di moli di reagente limitante con il numero di moli di un prodotto. Se provi a confrontare la massa di ciascuno, non otterrai il risultato corretto.
     • Nell'esempio sopra, il glucosio è il reagente limitante. Secondo i calcoli della massa molare, i primi 25 g di glucosio equivalgono a 0,139 mole di glucosio.
   • Confronta il rapporto tra le molecole nel prodotto e il reagente. Torna alla reazione di equilibrio. Dividi il numero di molecole del prodotto desiderato per il numero di molecole del tuo reagente limitante.
     • La reazione di equilibrio per questo esempio è ${ displaystyle 6O_ {2} + C_ {6} H_ {12} O_ {6}}$Moltiplicare questo rapporto per il numero di moli del reagente limitante. La risposta è la resa teorica, in moli, del prodotto desiderato.
       • In questo esempio, i 25 g di glucosio equivalgono a 0,139 moli di glucosio. Il rapporto tra anidride carbonica e glucosio è 6: 1. Ti aspetti di essere in grado di produrre sei volte più moli di anidride carbonica rispetto al numero di moli di glucosio con cui hai iniziato.
       • La resa teorica di anidride carbonica è (0,139 moli di glucosio) x (6 moli di anidride carbonica / mole di glucosio) = 0,834 moli di anidride carbonica.
     • Converti il ​​risultato in grammi. Questo è il contrario del passaggio precedente del calcolo del numero di moli o della quantità di reagente. Quando conosci il numero di moli che puoi aspettarti, moltiplicalo per la massa molare del prodotto per trovare la resa teorica in grammi.
       • Nell'esempio seguente è la massa molare di CO₂ circa 44 g / mol. (La massa molare del carbonio è ~ 12 g / mol e dell'ossigeno ~ 16 g / mol, quindi il totale è 12 + 16 + 16 = 44).
       • Moltiplica 0,834 moli di CO₂ x 44 g / mol CO₂ = ~ 36,7 grammi. La resa teorica dell'esperimento è di 36,7 grammi di CO₂.
     • Ripetere il calcolo per l'altro prodotto, se lo si desidera. In molti esperimenti, potresti essere interessato solo alla resa di un determinato prodotto. Se vuoi conoscere la resa teorica di entrambi i prodotti, tutto ciò che devi fare è ripetere il processo.
       • In questo esempio, l'acqua è il secondo prodotto ${ displaystyle H_ {2} O}$. Secondo la reazione di equilibrio, puoi aspettarti sei molecole di acqua da una molecola di glucosio. Questo è un rapporto di 6: 1. Quindi 0,139 moli di glucosio dovrebbero risultare in 0,834 moli di acqua.
       • Moltiplica il numero di moli d'acqua per la massa molare dell'acqua. La massa molare è 2 + 16 = 18 g / mol. Moltiplicato per il prodotto, si ottengono 0,139 mol H₂O x 18 g / mol H.₂O = ~ 2,50 grammi. La resa teorica di acqua in questo esperimento è di 2,50 grammi.