Лимиттөөчү реагент жана чыгымдын пайызы түшүндүрмөсү

Кайсы реагент түгөнөрүн граммдар эмес, мольдор чечет

Теңделген теңдеме бөлүкчөлөрдү санайт. 2 H₂ + O₂ → 2 H₂O эки суутек молекуласы бир кычкылтек молекуласы менен реакцияга киришерин, же 2 mol 1 mol менен дегенди билдирет. Ал граммдар жөнүндө түздөн-түз эч нерсе айтпайт, анткени ар кандай заттардын молярдык массалары ар башка. Ошондуктан эки реагенттин массасын салыштыруу кайсынысы биринчи түгөнөрүн айта албайт.

Коэффициенттерден алынган моль катышы заттардын ортосундагы алмашуу курсу сыяктуу иштейт. Аны колдонуу үчүн адегенде ар бир берилген массаны же көлөмдү мольдорго айландырыңыз, катышты колдонуңуз жана суроо массаны талап кылганда гана граммга кайра айландырыңыз.

Ашкананын окшоштурууусу идеяны көрсөтөт. Эгер ар бир сэндвичке 2 тилим нан жана 1 тилим сыр керек болсо, анда 10 тилим нан жана 7 тилим сыр болгону 5 сэндвич жасайт. Нан чыгарууну чектейт, анын тилимдери көп болсо да, анткени рецепт нанды эки эсе тез колдонот.

Лимиттөөчү реагент үчүн эки ишенимдүү текшерүү

Продукт санын салыштырыңыз. Ар бир реагент үчүн калгандары чексиз болсо, ал канча продукт түзө алаарын эсептеңиз. Эң аз продукт берген реагент лимиттөөчү, ал эң аз сан теориялык чыгым болуп саналат. Бул текшерүү эң көп берилүүчү кийинки суроого бир эле учурда жооп берет.

Талап кылынганды бар болгон менен салыштырыңыз. Бир реагентти тандап, экинчи реагенттен канча керек болорун эсептеңиз жана бар болгон менен салыштырыңыз. Эгер талап кылынгандан аз болсо, экинчи реагент лимиттөөчү; болбосо биринчиси. Эквиваленттүү кыска жол: ар бир реагенттин мольдогу санын анын коэффициентине бөлүңүз; эң кичине тийинди лимиттөөчү реагентти көрсөтөт.

Эки текшерүүгө тең теңделген теңдеме жана мольдогу сандар керек. Үч же андан көп реагент болгондо продукт саны текшерүүсү же коэффициентке бөлүү жолу реагенттерди жуп-жубу менен салыштырууга караганда катага азыраак алып барат.

Чыгарылган мисал: күмүш нитраты эритмесиндеги жез зым

Жез күмүштү күмүш нитратынан сүрүп чыгарат: Cu(s) + 2 AgNO₃(aq) → Cu(NO₃)₂(aq) + 2 Ag(s). 3.00 g жез зымынын бөлүгү 8.50 g AgNO₃ камтыган эритмеге салынат. Кайсы реагент лимиттөөчү, канча масса күмүш пайда болушу мүмкүн жана канча жез калат? Молярдык массалар эки ондукка чейин тегеректелген IUPAC стандарттуу атомдук салмактарын колдонот (Cu 63.55, Ag 107.87, N 14.01, O 16.00), ошондуктан AgNO₃ 169.88 g/mol.

Кошумча цифраларды сактап, мольдорго айландырыңыз: 3.00 g Cu ÷ 63.55 g/mol = 0.047207 mol Cu жана 8.50 g AgNO₃ ÷ 169.88 g/mol = 0.050035 mol AgNO₃. Жезге 2 × 0.047207 = 0.094414 mol AgNO₃ керек болмок, бирок бар болгону 0.050035 mol, ошондуктан AgNO₃ лимиттөөчү, анын массасы жездикинен дээрлик үч эсе көп болсо да.

Күмүштүн теориялык чыгымы: 0.050035 mol AgNO₃ × (2 mol Ag / 2 mol AgNO₃) × 107.87 g/mol = 5.397 g, 5.40 g деп берилет. Эсепти жезге негиздесе 10.18 g күмүш алдын ала айтылмак, ал пайда боло албайт, анткени күмүш нитраты биринчи түгөнөт.

Ашыкча жез: AgNO₃ 0.050035 mol ÷ 2 = 0.025018 mol Cu сарптайт, же 0.025018 mol × 63.55 g/mol = 1.590 g. Калган жез = 3.00 g − 1.590 g = 1.41 g, жүздөн бирине чейин берилет, анткени 3.00 g жүздөн бирине чейин белгилүү. Масса сакталат: 5.397 g Ag + 4.693 g Cu(NO₃)₂ (187.57 g/mol) + 1.410 g Cu = 11.50 g, башталышындагы 3.00 g + 8.50 g га барабар.

Теориялык, чыныгы жана пайыздык чыгым

Теориялык чыгым — реакция жазылгандай толук өтүп, каптал реакциялар жана жоготуулар жок деп эсептегенде, лимиттөөчү реагент түзө ала турган продуктунун максималдуу саны. Чыныгы чыгым — сиз бөлүп алып өлчөгөн сан. Чыгымдын пайызы = (чыныгы чыгым ÷ теориялык чыгым) × 100%.

100% дан төмөн чыгым — нормалдуу көрүнүш. Реакция лимиттөөчү реагент түгөнгөнгө чейин тең салмактуулукка жетиши мүмкүн, каптал реакциялар реагенттерди сарптаса болот, ал эми продукт чыпкалоодо, куюуда, жууда же кайра кристаллдаштырууда жоголот. Таза деп эсептелген продукт үчүн 100% дан жогору чыгым адатта анда эриткич же аралашма бар экенин же масса туура эмес жазылганын билдирет. Муну натыйжа эмес, кургатып кайра таразалоо белгиси катары кабыл алыңыз.

Эки чыгым тең бир эле затты бирдей бирдиктерде сүрөттөшү керек. Эгер теориялык чыгым мольдор менен болсо, чыныгы чыгымды да мольдорго айландырыңыз же экөөнү тең граммдар менен туюнтуңуз.

Чыгарылган мисал: татаал эфир синтезинин чыгым пайызы

Изопентил ацетаты, банандын жытындай жыты бар татаал эфир, сирке кислотасынан жана изопентил спиртинен (3-метил-1-бутанол) пайда болот: C₂H₄O₂ + C₅H₁₂O → C₇H₁₄O₂ + H₂O. 6.00 g сирке кислотасынын жана 7.50 g изопентил спиртинин аралашмасы 8.12 g тазаланган татаал эфир берет. Чыгымдын пайызы канча?

Молярдык массалар (C 12.01, H 1.01, O 16.00): сирке кислотасы 60.06 g/mol, изопентил спирти 88.17 g/mol, татаал эфир 130.21 g/mol. Зат сандары: 6.00 g ÷ 60.06 g/mol = 0.09990 mol кислота жана 7.50 g ÷ 88.17 g/mol = 0.08506 mol спирт. Катыш 1:1, ошондуктан спирт лимиттөөчү, ал эми 0.01484 mol кислота ашыкча. Бир реагентти ашыкча колдонуу ушул сыяктуу тең салмактуулук менен чектелген реакцияны продукт тарапка түртүүнүн кеңири таралган жолу.

Теориялык чыгым = 0.08506 mol × 130.21 g/mol = 11.076 g. Чыгымдын пайызы = (8.12 g ÷ 11.076 g) × 100% = 73.3%, 8.12 g жана 7.50 g дан үч маанилүү цифра. Бөлгөнгө чейин теориялык чыгымды 11.1 g га чейин тегеректөө 73.2% берет, ошондуктан тегеректелбеген маанини алып жүрүңүз.

Чыгымдын пайызы тескери багытта да иштейт. Ошол эле 73.3% чыгым менен 5.00 g татаал эфир чогултуу үчүн сизге 5.00 g ÷ 0.733 = 6.82 g теориялык чыгым керек, бул 0.0524 mol татаал эфир. Бул жок дегенде 0.0524 mol, же 4.62 g, изопентил спирти талап кылат, кислота ашыкча болот.

Текшерүүгө тийиш болгон чыгым жана ашыкча реагент каталары

Бул маселелердеги каталардын көбү арифметикалык эмес, түзүлүштүк каталар, ошондуктан ар биринин бүт эсептөөнү кайра жасоону талап кылбаган текшерүүсү бар.

Бүткөндөн кийин үч нерсени ырастаңыз: лимиттөөчү реагент мольдордон тандалды, теориялык чыгым ошол реагенттен келип чыкты жана чыгымдын пайызы 100% же андан аз.

• Лимиттөөчү реагентти массаларды салыштыруу менен тандоо. Жез мисалында массасы чоңураак реагент лимиттөөчү болгон.
• Мольдогу сандарды коэффициенттерсиз салыштыруу. Ар бир санды анын коэффициентине бөлүңүз же ар бир реагенттен продуктту эсептеңиз.
• Теориялык чыгымды ашыкча реагенттен эсептөө. Теориялык чыгым ар дайым мүмкүн болгон продукт сандарынын кичинеси.
• Калган ашыкчаны бир заттын массасын экинчисинин массасынан кемитүү менен табуу. Ашыкча реагенттин канчасы сарпталганын өз бирдиктеринде эсептеп, аны ошол эле заттын бар болгон санынан кемитиңиз.
• Формулада чыныгы жана теориялык чыгымды алмаштырып коюу. Кургак, таза продукт үчүн 100% дан жогору чыгым пайызы бир нерсе туура эмес экенин билдирет.
• Аралык маанилерди тегеректөө. Акыркы кадамды тегеректелбеген сандар менен кайра чыгарып, көрсөтүлгөн цифралар өзгөрөрүн караңыз.