Inhalt

• Schreiten
• Teil 1 von 2: Bestimmung des Grenzreagenzes
• Teil 2 von 2: Bestimmung der theoretischen Ausbeute

Die theoretische Ausbeute ist ein Begriff, der in der Chemie für die maximale Menge einer Substanz verwendet wird, die Sie von einer chemischen Reaktion erwarten. Sie beginnen mit dem Ausgleich einer Reaktionsgleichung und der Definition des Grenzreagenzes. Wenn Sie die Menge an Reagenz messen, die Sie verwenden möchten, können Sie die Menge einer erhaltenen Substanz berechnen. Dies ist die theoretische Ausbeute der Gleichung. In einem tatsächlichen Experiment werden Sie wahrscheinlich etwas davon verlieren, da es kein ideales Experiment ist.

Schreiten

Teil 1 von 2: Bestimmung des Grenzreagenzes

1. Beginnen Sie mit einer Gleichgewichtsreaktion. Eine Reaktionsgleichung ähnelt einem Rezept. Es zeigt, welche Reagenzien (links) miteinander zu Produkten reagieren (rechts). Eine Gleichgewichtsreaktion hat auf der linken Seite der Gleichung (als Reaktanten) die gleiche Anzahl von Atomen wie auf der rechten Seite (in Form von Produkten).
   • Nehmen wir zum Beispiel an, wir haben die einfache Gleichung ${ displaystyle H_ {2} + O_ {2}}$Berechnen Sie die Molmasse jeder Reaktion. Verwenden Sie das Periodensystem oder ein anderes Nachschlagewerk, um die Molmasse jedes Atoms in jeder Zusammensetzung nachzuschlagen. Addieren Sie sie, um die Molmasse jeder Reagenzienverbindung zu ermitteln. Tun Sie dies für ein einzelnes Molekül der Verbindung. Betrachten Sie noch einmal die Gleichung der Umwandlung von Sauerstoff und Glukose in Kohlendioxid und Wasser: ${ displaystyle 6O_ {2} + C_ {6} H_ {12} O_ {6}}$Konvertieren Sie die Menge jedes Reagenzes von Gramm in Mol. Für ein echtes Experiment ist die Masse in Gramm jedes Reagenzes bekannt, das Sie verwenden. Teilen Sie diesen Wert durch die Molmasse dieser Substanz in Umrechnung in die Molzahl.
     • Angenommen, Sie beginnen mit 40 Gramm Sauerstoff und 25 Gramm Glukose.
     • 40 g ${ displaystyle O_ {2}}$Bestimmen Sie das Molverhältnis der Reagenzien. Ein Mol ist ein Berechnungswerkzeug, das in der Chemie zum Zählen von Molekülen anhand ihrer Masse verwendet wird. Indem Sie die Anzahl der Mol Sauerstoff und Glukose bestimmen, wissen Sie, mit wie vielen Molekülen Sie jeweils beginnen. Teilen Sie die Molzahl eines Reagenzes durch die des anderen, um das Verhältnis von beiden zu ermitteln.
       • Im folgenden Beispiel beginnen Sie mit 1,25 Mol Sauerstoff und 0,139 Mol Glucose. Das Verhältnis von Sauerstoff- und Glucosemolekülen beträgt also 1,25 / 0,139 = 9,0. Dieses Verhältnis bedeutet, dass Sie neunmal so viele Sauerstoffmoleküle wie Glukose haben.
     • Bestimmen Sie das ideale Verhältnis für die Reaktion. Schauen Sie sich die Gleichgewichtsreaktion an. Die Koeffizienten für jedes Molekül geben das Verhältnis der Moleküle an, die Sie für die Reaktion benötigen. Wenn Sie genau das in der Formel angegebene Verhältnis verwenden, sollten beide Reagenzien gleichermaßen verwendet werden.
       • Für diese Reaktion werden die Reaktanten als angegeben ${ displaystyle 6O_ {2} + C_ {6} H_ {12} O_ {6}}$Vergleichen Sie die Verhältnisse, um das limitierende Reagenz zu finden. Bei den meisten chemischen Reaktionen wird eines der Reagenzien früher als das andere verbraucht. Das zuerst verbrauchte Reagenz wird als limitierendes Reagenz bezeichnet. Dieses limitierende Reagenz bestimmt, wie lange die chemische Reaktion andauern kann und welche theoretische Ausbeute Sie erwarten können. Vergleichen Sie die beiden von Ihnen berechneten Verhältnisse, um das Grenzreagenz zu bestimmen:
         • Im folgenden Beispiel beginnen Sie mit neunmal so viel Sauerstoff wie Glukose, gemessen in Mol. Die Formel sagt Ihnen, dass Ihr ideales Verhältnis sechsmal mehr Sauerstoff zu Glukose ist. Sie brauchen also mehr Sauerstoff als Glukose. Das andere Reagenz, in diesem Fall Glucose, ist also das limitierende Reagenz.

Teil 2 von 2: Bestimmung der theoretischen Ausbeute

1. Zeigen Sie die Antwort an, um das gewünschte Produkt zu finden. Die rechte Seite einer chemischen Gleichung zeigt die Produkte, die die Reaktion ergibt. Wenn die Reaktion ausgeglichen ist, geben die Koeffizienten jedes Produkts an, wie viele von jedem Molekularverhältnis Sie erwarten können. Jedes Produkt hat eine theoretische Ausbeute oder die Menge an Produkt, die Sie erwarten würden, wenn die Reaktion vollständig abgeschlossen ist.
   • Fahren Sie mit dem obigen Beispiel fort und analysieren Sie die Antwort ${ displaystyle 6O_ {2} + C_ {6} H_ {12} O_ {6}}$Notieren Sie die Molzahl Ihres limitierenden Reagenzes. Sie sollten immer die Molzahl des limitierenden Reagens mit der Molzahl eines Produkts vergleichen. Wenn Sie versuchen, die Masse jedes einzelnen zu vergleichen, erhalten Sie nicht das richtige Ergebnis.
     • Im obigen Beispiel ist Glucose das limitierende Reagenz. Nach Molmassenberechnungen entsprechen die ersten 25 g Glucose 0,139 Mol Glucose.
   • Vergleichen Sie das Verhältnis zwischen den Molekülen im Produkt und dem Reagenz. Kehren Sie zur Gleichgewichtsreaktion zurück. Teilen Sie die Anzahl der Moleküle Ihres gewünschten Produkts durch die Anzahl der Moleküle Ihres limitierenden Reagens.
     • Die Gleichgewichtsreaktion für dieses Beispiel ist ${ displaystyle 6O_ {2} + C_ {6} H_ {12} O_ {6}}$Multiplizieren Sie dieses Verhältnis mit der Molzahl des limitierenden Reagens. Die Antwort ist die theoretische Ausbeute des gewünschten Produkts in Mol.
       • In diesem Beispiel entsprechen die 25 g Glucose 0,139 Mol Glucose. Das Verhältnis von Kohlendioxid und Glucose beträgt 6: 1. Sie erwarten, dass Sie sechsmal so viele Mol Kohlendioxid produzieren können wie die Anzahl der Mol Glukose, mit der Sie begonnen haben.
       • Die theoretische Ausbeute an Kohlendioxid beträgt (0,139 Mol Glucose) x (6 Mol Kohlendioxid / Mol Glucose) = 0,834 Mol Kohlendioxid.
     • Konvertieren Sie das Ergebnis in Gramm. Dies ist die Umkehrung Ihres vorherigen Schritts zur Berechnung der Molzahl oder der Reagenzienmenge. Wenn Sie die zu erwartende Molzahl kennen, multiplizieren Sie diese mit der Molmasse des Produkts, um die theoretische Ausbeute in Gramm zu ermitteln.
       • Im folgenden Beispiel ist die Molmasse von CO₂ etwa 44 g / mol. (Die Molmasse von Kohlenstoff beträgt ~ 12 g / mol und von Sauerstoff ~ 16 g / mol, also beträgt die Gesamtmenge 12 + 16 + 16 = 44).
       • 0,834 Mol CO multiplizieren₂ x 44 g / mol CO₂ = ~ 36,7 Gramm. Die theoretische Ausbeute des Experiments beträgt 36,7 g CO₂.
     • Wiederholen Sie gegebenenfalls die Berechnung für das andere Produkt. In vielen Experimenten interessiert Sie möglicherweise nur die Ausbeute eines bestimmten Produkts. Wenn Sie die theoretische Ausbeute beider Produkte wissen möchten, müssen Sie den Vorgang nur wiederholen.
       • In diesem Beispiel ist Wasser das zweite Produkt ${ displaystyle H_ {2} O}$. Entsprechend der Gleichgewichtsreaktion können Sie von einem Glucosemolekül sechs Wassermoleküle erwarten. Dies ist ein Verhältnis von 6: 1. 0,139 Mol Glucose sollten also zu 0,834 Mol Wasser führen.
       • Multiplizieren Sie die Molzahl Wasser mit der Molmasse Wasser. Die Molmasse beträgt 2 + 16 = 18 g / mol. Multipliziert mit dem Produkt ergibt dies 0,139 mol H.₂O x 18 g / mol H.₂O = ~ 2,50 g. Die theoretische Wasserausbeute in diesem Experiment beträgt 2,50 Gramm.