Säg att du dekorerar cupcakes med strössel. Till varje cupcake behöver du en näve strössel. Du har 12 cupcakes och två enorma baljor fulla med strössel. Det betyder att du har mer än tillräckligt med strössel för att dekorera alla cupcakes, men du har inte tillräckligt med cupcakes för att använda upp allt strössel. Utbytet av cupcake-dekorationsreaktionen som du har utfört här är alltså 12 cupcakes, och det beror helt på mängden cupcakes du har.
Hur man beräknar teoretisk avkastning
På samma sätt, när du gör en kemisk reaktion, kommer mängden produkt du kommer att vara beroende av den komponent som du har mindre av. Denna komponent kallas begränsande reagens. När du väl har listat ut vad det begränsande reagenset är kan du räkna ut det teoretiska utbytet , eller hur mycket produkt du kommer att kunna få från dina komponenter.
Hitta den begränsande reaktanten
Ta en titt på följande kemiska ekvation där väte reagerade med kväve för att göra ammoniak:
Denna kemiska reaktion hjälper dig att räkna ut hur mycket väte och kväve som behövs för att göra ammoniak. Problemet är att denna ekvation inte är balanserad. Så först, balansera det:
Nu vet du att för varje 3 mol väte, du gör 2 mol ammoniak. För varje mol kväve gör du 2 mol ammoniak.
Säg nu att när du gör denna reaktion har du 4,5 gram väte och 24 gram ammoniak. Vilken är den begränsande reaktanten?
För att hitta detta måste du konvertera först antalet gram av varje komponent till mol. Sedan kan du använda det stökiometriska förhållandet som ges av den balanserade ekvationen för att hitta vilken reaktant som är begränsande.
För att omvandla massan av väte och ammoniak till mol, använd den molära massan:
Med tanke på att det finns 2,2 mol väte och 0,86 mol kväve, vilket är begränsande?
För att ta reda på hur många mol kväve som behövs för att reagera med 2,2 mol väte, kan du använda det stökiometriska förhållandet som ges av den balanserade ekvationen:
Detta betyder att för att förbruka hela 2,2 mol av väte, du skulle behöva minst 0,73 mol kväve.
För att räkna ut hur många mol väte som behövs för att reagera med 0,86 mol väte kan du använda samma metod:
Detta betyder att för att förbruka alla 0,86 mol kväve skulle du behöver 2,58 mol väte. Problemet är att du inte har 2,58 mol väte! Sålunda är väte den begränsande reaktanten. När du har förbrukat allt väte du har kan du inte göra mer ammoniak. Väte är detsamma som cupcakes i exemplet som diskuterades tidigare. När du har dekorerat alla cupcakes har du rester av strössel.
Hitta den teoretiska avkastningen
Hur mycket ammoniak blir det om allt väte du har reagerar för att bilda ammoniak? Detta är det teoretiska utbytet av reaktionen.
Genom att använda det begränsande reagenset och det stökiometriska förhållandet mellan reaktant och produkt, kan du således finna att det teoretiska utbytet av ammoniak är 1,5 mol.
Men varför kallas detta
teoretisk avkastning? Varför inte bara avkastningen?
Problemet är att reaktioner inte alltid blir som man tror.
Låt oss gå tillbaka till muffinsdekoreringen. Föreställ dig att medan du dekorerar cupcakes kommer ditt yngre syskon in i köket och stjäl en cupcake innan du kan dekorera den. Tja, det är en dekorerad cupcake färre du kan göra. Detta är ett exempel på en sidreaktion.
Kemiska reaktioner är nästan aldrig perfekta. Det finns vanligtvis sidoreaktioner som använder dina reaktanter för att göra något annat än din önskade produkt. Som ett resultat kallas mängden produkt du skulle göra, beräknad av begränsningsreagenset, det teoretiska utbytet. I verkligheten kommer din avkastning förmodligen att vara mindre än detta.
