പരിമിതപ്പെടുത്തുന്ന അഭികാരകവും ശതമാന വിളവും വിശദീകരിച്ചത്

ഏത് അഭികാരകം തീരുമെന്ന് തീരുമാനിക്കുന്നത് ഗ്രാമല്ല, മോളുകളാണ് എന്തുകൊണ്ട്

സമീകൃത സമവാക്യം കണങ്ങളെ എണ്ണുന്നു. 2 H₂ + O₂ → 2 H₂O എന്നാൽ രണ്ട് ഹൈഡ്രജൻ തന്മാത്രകൾ ഒരു ഓക്സിജൻ തന്മാത്രയുമായി അഭിക്രിയ ചെയ്യുന്നു, അതായത് 2 mol, 1 mol-മായി. വ്യത്യസ്ത പദാർഥങ്ങൾക്ക് വ്യത്യസ്ത മോളാർ പിണ്ഡമുള്ളതിനാൽ അത് ഗ്രാമിനെക്കുറിച്ച് നേരിട്ട് ഒന്നും പറയുന്നില്ല. അതിനാൽ രണ്ട് അഭികാരകങ്ങളുടെ പിണ്ഡങ്ങൾ താരതമ്യം ചെയ്ത് ഏതാണ് ആദ്യം തീരുക എന്ന് പറയാൻ കഴിയില്ല.

ഗുണാങ്കങ്ങളിൽ നിന്നുള്ള മോൾ അനുപാതം പദാർഥങ്ങൾക്കിടയിലെ വിനിമയ നിരക്ക് പോലെ പ്രവർത്തിക്കുന്നു. അത് ഉപയോഗിക്കാൻ, നൽകിയ ഓരോ പിണ്ഡത്തെയോ വ്യാപ്തത്തെയോ ആദ്യം മോളാക്കി മാറ്റുക, അനുപാതം പ്രയോഗിക്കുക, ചോദ്യം പിണ്ഡം ചോദിക്കുന്നെങ്കിൽ മാത്രം ഗ്രാമിലേക്ക് തിരിച്ചുമാറ്റുക.

ഒരു അടുക്കള ഉപമ ആശയം വ്യക്തമാക്കുന്നു. ഓരോ സാൻഡ്‌വിച്ചിനും 2 കഷണം ബ്രെഡും 1 കഷണം ചീസും വേണമെങ്കിൽ, 10 കഷണം ബ്രെഡും 7 കഷണം ചീസും കൊണ്ട് 5 സാൻഡ്‌വിച്ച് മാത്രമേ ഉണ്ടാക്കാനാകൂ. ബ്രെഡ് കൂടുതൽ കഷണങ്ങളുണ്ടെങ്കിലും ഉൽപ്പാദനത്തെ പരിമിതപ്പെടുത്തുന്നത് ബ്രെഡ് തന്നെയാണ്, കാരണം പാചകക്കുറിപ്പ് ബ്രെഡ് ഇരട്ടി വേഗത്തിൽ ഉപയോഗിക്കുന്നു.

പരിമിതപ്പെടുത്തുന്ന അഭികാരകത്തിനുള്ള വിശ്വസനീയമായ രണ്ട് പരിശോധനകൾ

ഉൽപ്പന്ന അളവുകൾ താരതമ്യം ചെയ്യുക. ഓരോ അഭികാരകത്തിനും, മറ്റെല്ലാം പരിധിയില്ലാതെ ഉണ്ടായിരുന്നെങ്കിൽ അത് എത്ര ഉൽപ്പന്നം ഉണ്ടാക്കുമെന്ന് കണക്കാക്കുക. ഏറ്റവും കുറഞ്ഞ ഉൽപ്പന്നം നൽകുന്ന അഭികാരകമാണ് പരിമിതപ്പെടുത്തുന്നത്, ആ ഏറ്റവും കുറഞ്ഞ അളവാണ് സൈദ്ധാന്തിക വിളവ്. ഈ പരിശോധന ഏറ്റവും സാധാരണമായ തുടർച്ചോദ്യത്തിന് ഒപ്പം ഉത്തരം നൽകുന്നു.

ആവശ്യമുള്ളതിനെ ലഭ്യമായതുമായി താരതമ്യം ചെയ്യുക. ഒരു അഭികാരകം തിരഞ്ഞെടുത്ത്, അതിന് രണ്ടാമത്തെ അഭികാരകം എത്ര വേണ്ടിവരുമെന്ന് കണക്കാക്കി, നിലവിലുള്ളതുമായി താരതമ്യം ചെയ്യുക. ആവശ്യത്തിലും കുറവാണ് ഉള്ളതെങ്കിൽ രണ്ടാമത്തെ അഭികാരകമാണ് പരിമിതപ്പെടുത്തുന്നത്; അല്ലെങ്കിൽ ആദ്യത്തേത്. തുല്യമായ ഒരു കുറുക്കുവഴി, ഓരോ അഭികാരകത്തിന്റെയും മോൾ അളവിനെ അതിന്റെ ഗുണാങ്കം കൊണ്ട് ഹരിക്കുന്നു; ഏറ്റവും ചെറിയ ഹരണഫലം പരിമിതപ്പെടുത്തുന്ന അഭികാരകത്തെ സൂചിപ്പിക്കുന്നു.

രണ്ട് പരിശോധനകൾക്കും സമീകൃത സമവാക്യവും മോളിലുള്ള അളവുകളും വേണം. മൂന്നോ അതിലധികമോ അഭികാരകങ്ങളുള്ളപ്പോൾ, അഭികാരകങ്ങളെ ജോടി ജോടിയായി താരതമ്യം ചെയ്യുന്നതിനെക്കാൾ ഉൽപ്പന്ന അളവ് പരിശോധനയോ ഗുണാങ്കം കൊണ്ട് ഹരിക്കുന്ന കുറുക്കുവഴിയോ പിശകിന് സാധ്യത കുറഞ്ഞതാണ്.

ഉദാഹരണം: സിൽവർ നൈട്രേറ്റ് ലായനിയിലെ കോപ്പർ കമ്പി

കോപ്പർ സിൽവർ നൈട്രേറ്റിൽ നിന്ന് സിൽവറിനെ സ്ഥാനഭ്രംശം വരുത്തുന്നു: Cu(s) + 2 AgNO₃(aq) → Cu(NO₃)₂(aq) + 2 Ag(s). 8.50 g AgNO₃ അടങ്ങിയ ലായനിയിൽ 3.00 g കോപ്പർ കമ്പി ഇടുന്നു. ഏത് അഭികാരകമാണ് പരിമിതപ്പെടുത്തുന്നത്, എത്ര പിണ്ഡം സിൽവർ ഉണ്ടാകാം, എത്ര കോപ്പർ ബാക്കിയാകും? രണ്ട് ദശാംശസ്ഥാനങ്ങളിലേക്ക് റൗണ്ട് ചെയ്ത IUPAC സാധാരണ ആറ്റോമിക ഭാരങ്ങൾ (Cu 63.55, Ag 107.87, N 14.01, O 16.00) മോളാർ പിണ്ഡങ്ങൾക്ക് ഉപയോഗിക്കുന്നു; അതിനാൽ AgNO₃ 169.88 g/mol ആണ്.

അധിക അക്കങ്ങൾ നിലനിർത്തി മോളുകളിലേക്ക് മാറ്റുക: 3.00 g Cu ÷ 63.55 g/mol = 0.047207 mol Cu, 8.50 g AgNO₃ ÷ 169.88 g/mol = 0.050035 mol AgNO₃. കോപ്പറിന് 2 × 0.047207 = 0.094414 mol AgNO₃ വേണം, പക്ഷേ 0.050035 mol മാത്രമേ ഉള്ളൂ; അതിനാൽ AgNO₃-യുടെ പിണ്ഡം കോപ്പറിന്റേതിന്റെ ഏകദേശം മൂന്നിരട്ടിയാണെങ്കിലും അതാണ് പരിമിതപ്പെടുത്തുന്നത്.

സിൽവറിന്റെ സൈദ്ധാന്തിക വിളവ്: 0.050035 mol AgNO₃ × (2 mol Ag / 2 mol AgNO₃) × 107.87 g/mol = 5.397 g, 5.40 g ആയി രേഖപ്പെടുത്തുന്നു. കണക്കുകൂട്ടൽ കോപ്പറിനെ അടിസ്ഥാനമാക്കിയിരുന്നെങ്കിൽ 10.18 g സിൽവർ പ്രവചിക്കുമായിരുന്നു; സിൽവർ നൈട്രേറ്റ് ആദ്യം തീരുന്നതിനാൽ അത് ഉണ്ടാകാനാവില്ല.

അധിക കോപ്പർ: AgNO₃ 0.050035 mol ÷ 2 = 0.025018 mol Cu ഉപയോഗിക്കുന്നു, അതായത് 0.025018 mol × 63.55 g/mol = 1.590 g. ബാക്കിയുള്ള കോപ്പർ = 3.00 g − 1.590 g = 1.41 g; 3.00 g നൂറിന്റെ സ്ഥാനം വരെ അറിയാവുന്നതിനാൽ നൂറിന്റെ സ്ഥാനത്തിൽ രേഖപ്പെടുത്തുന്നു. പിണ്ഡം സംരക്ഷിക്കപ്പെടുന്നു: 5.397 g Ag + 4.693 g Cu(NO₃)₂ (187.57 g/mol) + 1.410 g Cu = 11.50 g, തുടക്കത്തിലെ 3.00 g + 8.50 g-ന് തുല്യം.

സൈദ്ധാന്തിക, യഥാർഥ, ശതമാന വിളവ്

സൈദ്ധാന്തിക വിളവ് എന്നത്, അഭിക്രിയ എഴുതിയതുപോലെ പൂർത്തിയാകുമെന്നും പാർശ്വാഭിക്രിയകളോ നഷ്ടങ്ങളോ ഇല്ലെന്നും കരുതിയാൽ, പരിമിതപ്പെടുത്തുന്ന അഭികാരകത്തിന് ഉണ്ടാക്കാവുന്ന പരമാവധി ഉൽപ്പന്ന അളവാണ്. നിങ്ങൾ വേർതിരിച്ച് അളക്കുന്ന അളവാണ് യഥാർഥ വിളവ്. ശതമാന വിളവ് = (യഥാർഥ വിളവ് ÷ സൈദ്ധാന്തിക വിളവ്) × 100%.

100%-ൽ താഴെയുള്ള വിളവുകൾ സാധാരണമാണ്. പരിമിതപ്പെടുത്തുന്ന അഭികാരകം തീരും മുമ്പ് അഭിക്രിയ സന്തുലനത്തിലെത്താം, പാർശ്വാഭിക്രിയകൾ അഭികാരകങ്ങളെ ഉപയോഗിച്ചേക്കാം, അരിക്കൽ, കൈമാറ്റം, കഴുകൽ, പുനർക്രിസ്റ്റലീകരണം എന്നിവയ്ക്കിടെ ഉൽപ്പന്നം നഷ്ടപ്പെടാം. ശുദ്ധമെന്ന് കരുതുന്ന ഉൽപ്പന്നത്തിന് 100%-ൽ കൂടുതൽ വിളവ് ലഭിക്കുന്നെങ്കിൽ സാധാരണയായി അതിൽ ഇപ്പോഴും ലായകമോ മാലിന്യങ്ങളോ ഉണ്ടെന്നോ പിണ്ഡം തെറ്റായി രേഖപ്പെടുത്തിയെന്നോ ആണ് അർഥം. അതിനെ ഫലമായല്ല, ഉണക്കി വീണ്ടും തൂക്കാനുള്ള സൂചനയായി കണക്കാക്കുക.

രണ്ട് വിളവുകളും ഒരേ യൂണിറ്റുകളിൽ ഒരേ പദാർഥത്തെ വിവരിക്കണം. സൈദ്ധാന്തിക വിളവ് മോളിലാണെങ്കിൽ യഥാർഥ വിളവും മോളാക്കി മാറ്റുക, അല്ലെങ്കിൽ രണ്ടും ഗ്രാമിൽ പ്രകടിപ്പിക്കുക.

ഉദാഹരണം: ഒരു എസ്റ്റർ സംശ്ലേഷണത്തിന്റെ ശതമാന വിളവ്

വാഴപ്പഴത്തിന് സമാനമായ ഗന്ധമുള്ള എസ്റ്ററായ ഐസോപെന്റൈൽ അസറ്റേറ്റ് അസറ്റിക് അമ്ലത്തിൽ നിന്നും ഐസോപെന്റൈൽ ആൽക്കഹോളിൽ നിന്നും (3-മീഥൈൽ-1-ബ്യൂട്ടനോൾ) ഉണ്ടാകുന്നു: C₂H₄O₂ + C₅H₁₂O → C₇H₁₄O₂ + H₂O. 6.00 g അസറ്റിക് അമ്ലവും 7.50 g ഐസോപെന്റൈൽ ആൽക്കഹോളും ചേർന്ന മിശ്രിതം 8.12 g ശുദ്ധീകരിച്ച എസ്റ്റർ നൽകുന്നു. ശതമാന വിളവ് എത്രയാണ്?

മോളാർ പിണ്ഡങ്ങൾ (C 12.01, H 1.01, O 16.00): അസറ്റിക് അമ്ലം 60.06 g/mol, ഐസോപെന്റൈൽ ആൽക്കഹോൾ 88.17 g/mol, എസ്റ്റർ 130.21 g/mol. അളവുകൾ: 6.00 g ÷ 60.06 g/mol = 0.09990 mol അമ്ലം, 7.50 g ÷ 88.17 g/mol = 0.08506 mol ആൽക്കഹോൾ. അനുപാതം 1:1 ആണ്, അതിനാൽ ആൽക്കഹോൾ പരിമിതപ്പെടുത്തുന്നു, 0.01484 mol അമ്ലം അധികമാണ്. ഒരു അഭികാരകം അധികമായി ഉപയോഗിക്കുന്നത് ഇതുപോലുള്ള സന്തുലനത്താൽ പരിമിതപ്പെട്ട അഭിക്രിയയെ ഉൽപ്പന്നത്തിലേക്ക് തള്ളിവിടാനുള്ള സാധാരണ മാർഗമാണ്.

സൈദ്ധാന്തിക വിളവ് = 0.08506 mol × 130.21 g/mol = 11.076 g. ശതമാന വിളവ് = (8.12 g ÷ 11.076 g) × 100% = 73.3%, 8.12 g, 7.50 g എന്നിവയിൽ നിന്നുള്ള മൂന്ന് സാർഥക അക്കങ്ങൾ. ഹരിക്കും മുമ്പ് സൈദ്ധാന്തിക വിളവ് 11.1 g ആയി റൗണ്ട് ചെയ്താൽ 73.2% ലഭിക്കും; അതിനാൽ റൗണ്ട് ചെയ്യാത്ത മൂല്യം മുന്നോട്ട് കൊണ്ടുപോകുക.

ശതമാന വിളവ് തിരിച്ചും പ്രവർത്തിക്കുന്നു. ഇതേ 73.3% വിളവിൽ 5.00 g എസ്റ്റർ ലഭിക്കാൻ നിങ്ങൾക്ക് 5.00 g ÷ 0.733 = 6.82 g സൈദ്ധാന്തിക വിളവ് വേണം, അതായത് 0.0524 mol എസ്റ്റർ. അതിന് കുറഞ്ഞത് 0.0524 mol, അതായത് 4.62 g, ഐസോപെന്റൈൽ ആൽക്കഹോൾ വേണം, അമ്ലം അധികമായിരിക്കണം.

പരിശോധിക്കേണ്ട വിളവ്, അധിക അഭികാരക പിശകുകൾ

ഈ പ്രശ്നങ്ങളിലെ മിക്ക പിശകുകളും ഗണിത പിശകുകളല്ല, ക്രമീകരണ പിശകുകളാണ്; അതിനാൽ ഓരോന്നിനും മുഴുവൻ കണക്കുകൂട്ടൽ വീണ്ടും ചെയ്യേണ്ടാത്ത ഒരു പരിശോധനയുണ്ട്.

പൂർത്തിയാക്കിയ ശേഷം മൂന്ന് കാര്യങ്ങൾ ഉറപ്പാക്കുക: പരിമിതപ്പെടുത്തുന്ന അഭികാരകം മോളുകളിൽ നിന്നാണ് തിരഞ്ഞെടുത്തത്, സൈദ്ധാന്തിക വിളവ് ആ അഭികാരകത്തിൽ നിന്നാണ് വന്നത്, ശതമാന വിളവ് 100% അല്ലെങ്കിൽ അതിൽ കുറവാണ്.

• പിണ്ഡങ്ങൾ താരതമ്യം ചെയ്ത് പരിമിതപ്പെടുത്തുന്ന അഭികാരകം തിരഞ്ഞെടുക്കൽ. കോപ്പർ ഉദാഹരണത്തിൽ വലിയ പിണ്ഡമുള്ള അഭികാരകമാണ് പരിമിതപ്പെടുത്തിയത്.
• ഗുണാങ്കങ്ങളില്ലാതെ മോൾ അളവുകൾ താരതമ്യം ചെയ്യൽ. ഓരോ അളവിനെയും അതിന്റെ ഗുണാങ്കം കൊണ്ട് ഹരിക്കുക, അല്ലെങ്കിൽ ഓരോ അഭികാരകത്തിൽ നിന്നും ഉൽപ്പന്നം കണക്കാക്കുക.
• അധിക അഭികാരകത്തിൽ നിന്ന് സൈദ്ധാന്തിക വിളവ് കണക്കാക്കൽ. സൈദ്ധാന്തിക വിളവ് എല്ലായ്പ്പോഴും സാധ്യമായ ഉൽപ്പന്ന അളവുകളിൽ ചെറിയതാണ്.
• ഒരു പദാർഥത്തിന്റെ പിണ്ഡത്തിൽ നിന്ന് മറ്റൊന്നിന്റെ പിണ്ഡം കുറച്ച് ബാക്കിയുള്ള അധികം കണ്ടെത്തൽ. അധിക അഭികാരകം എത്ര ഉപയോഗിക്കപ്പെടുന്നുവെന്ന് അതിന്റെ സ്വന്തം യൂണിറ്റുകളിൽ കണക്കാക്കി, അതേ പദാർഥത്തിന്റെ നിലവിലുള്ള അളവിൽ നിന്ന് കുറയ്ക്കുക.
• സൂത്രവാക്യത്തിൽ യഥാർഥ, സൈദ്ധാന്തിക വിളവുകൾ മാറ്റി എഴുതൽ. ഉണങ്ങിയ ശുദ്ധ ഉൽപ്പന്നത്തിന് 100%-ന് മുകളിലുള്ള ശതമാന വിളവ് എന്തോ തെറ്റാണെന്ന് സൂചിപ്പിക്കുന്നു.
• ഇടക്കാല മൂല്യങ്ങൾ റൗണ്ട് ചെയ്യൽ. അവസാന ഘട്ടം റൗണ്ട് ചെയ്യാത്ത സംഖ്യകൾ ഉപയോഗിച്ച് വീണ്ടും ചെയ്ത് രേഖപ്പെടുത്തിയ അക്കങ്ങൾ മാറുന്നുണ്ടോ എന്ന് നോക്കുക.