सीमित अभिकारक र प्रतिशत उत्पादनको व्याख्या

कुन अभिकारक सकिन्छ भन्ने ग्राम होइन, मोलले किन निर्धारण गर्छ

सन्तुलित समीकरणले कण गन्छ। 2 H₂ + O₂ → 2 H₂O को अर्थ हाइड्रोजनका दुई अणुले अक्सिजनको एक अणुसँग अभिक्रिया गर्छन्, वा 2 mol ले 1 mol सँग। फरक पदार्थको मोलर द्रव्यमान फरक हुने भएकाले यसले ग्रामबारे सिधै केही भन्दैन। त्यसैले दुई अभिकारकको द्रव्यमान तुलना गरेर कुन पहिले सकिन्छ भन्न सकिँदैन।

गुणाङ्कबाट आउने मोल अनुपातले पदार्थहरूबीचको विनिमय दरझैँ काम गर्छ। यसलाई प्रयोग गर्न पहिले प्रत्येक दिइएको द्रव्यमान वा आयतनलाई मोलमा बदल्नुहोस्, अनुपात लागू गर्नुहोस्, र प्रश्नले द्रव्यमान मागेको छ भने मात्र ग्राममा फर्कनुहोस्।

भान्साको उपमाले विचार देखाउँछ। प्रत्येक स्यान्डविचलाई 2 टुक्रा रोटी र 1 टुक्रा चिज चाहिन्छ भने 10 टुक्रा रोटी र 7 टुक्रा चिजले 5 स्यान्डविच मात्र बनाउँछ। रोटीका टुक्रा बढी भए पनि रोटीले उत्पादन सीमित गर्छ, किनभने विधिले रोटी दोब्बर छिटो प्रयोग गर्छ।

सीमित अभिकारकका दुईओटा भरपर्दा परीक्षण

उत्पादको परिमाण तुलना गर्नुहोस्। प्रत्येक अभिकारकका लागि, बाँकी सबै असीमित भए त्यसले कति उत्पाद बनाउन सक्थ्यो भन्ने गणना गर्नुहोस्। सबैभन्दा कम उत्पाद दिने अभिकारक सीमित हो, र त्यही सबैभन्दा सानो परिमाण सैद्धान्तिक उत्पादन हो। यो परीक्षणले सबैभन्दा सामान्य अनुवर्ती प्रश्नको उत्तर पनि सँगै दिन्छ।

आवश्यक र उपलब्धको तुलना गर्नुहोस्। एउटा अभिकारक छान्नुहोस्, त्यसलाई दोस्रो अभिकारक कति चाहिन्छ भनी गणना गर्नुहोस्, र उपस्थित परिमाणसँग तुलना गर्नुहोस्। आवश्यकभन्दा कम उपस्थित छ भने दोस्रो अभिकारक सीमित हो; अन्यथा पहिलो हो। एउटा समतुल्य छोटो तरिकाले प्रत्येक अभिकारकको मोलमा परिमाणलाई त्यसको गुणाङ्कले भाग गर्छ; सबैभन्दा सानो भागफलले सीमित अभिकारकलाई जनाउँछ।

दुवै परीक्षणलाई सन्तुलित समीकरण र मोलमा परिमाण चाहिन्छ। तीन वा सोभन्दा बढी अभिकारक हुँदा जोडीमा तुलना गर्नुभन्दा उत्पादको परिमाणको परीक्षण वा गुणाङ्कले भाग गर्ने छोटो तरिकामा त्रुटि कम हुन्छ।

हल गरिएको उदाहरण: सिल्भर नाइट्रेट विलयनमा कपरको तार

कपरले सिल्भर नाइट्रेटबाट सिल्भरलाई विस्थापित गर्छ: Cu(s) + 2 AgNO₃(aq) → Cu(NO₃)₂(aq) + 2 Ag(s)। 8.50 g AgNO₃ भएको विलयनमा 3.00 g को कपरको तार राखिन्छ। कुन अभिकारक सीमित हो, कति द्रव्यमानको सिल्भर बन्न सक्छ, र कति कपर बाँकी रहन्छ? मोलर द्रव्यमानले दुई दशमलवसम्म राउन्ड गरिएका IUPAC मानक परमाणु भार (Cu 63.55, Ag 107.87, N 14.01, O 16.00) प्रयोग गर्छन्, त्यसैले AgNO₃ 169.88 g/mol हो।

अतिरिक्त अंक राख्दै मोलमा रूपान्तरण गर्नुहोस्: 3.00 g Cu ÷ 63.55 g/mol = 0.047207 mol Cu, र 8.50 g AgNO₃ ÷ 169.88 g/mol = 0.050035 mol AgNO₃। कपरलाई 2 × 0.047207 = 0.094414 mol AgNO₃ चाहिन्छ, तर 0.050035 mol मात्र उपस्थित छ, त्यसैले AgNO₃ सीमित हो, यसको द्रव्यमान कपरको लगभग तीन गुणा भए पनि।

सिल्भरको सैद्धान्तिक उत्पादन: 0.050035 mol AgNO₃ × (2 mol Ag / 2 mol AgNO₃) × 107.87 g/mol = 5.397 g, जसलाई 5.40 g भनी लेखिन्छ। गणना कपरमा आधारित गर्दा 10.18 g सिल्भर भविष्यवाणी हुन्थ्यो, जुन बन्न सक्दैन किनभने सिल्भर नाइट्रेट पहिले सकिन्छ।

आधिक्य कपर: AgNO₃ ले 0.050035 mol ÷ 2 = 0.025018 mol Cu, अर्थात् 0.025018 mol × 63.55 g/mol = 1.590 g खपत गर्छ। बाँकी कपर = 3.00 g − 1.590 g = 1.41 g, जसलाई सयौँ स्थानसम्म लेखिन्छ किनभने 3.00 g सयौँ स्थानसम्म थाहा छ। द्रव्यमान संरक्षित हुन्छ: 5.397 g Ag + 4.693 g Cu(NO₃)₂ (187.57 g/mol) + 1.410 g Cu = 11.50 g, जुन सुरुको 3.00 g + 8.50 g बराबर हो।

सैद्धान्तिक, वास्तविक र प्रतिशत उत्पादन

सैद्धान्तिक उत्पादन भनेको अभिक्रिया लेखिएबमोजिम कुनै पार्श्व अभिक्रिया र क्षति बिना पूर्ण रूपमा हुन्छ भन्ने मान्दा सीमित अभिकारकले बनाउन सक्ने उत्पादको अधिकतम परिमाण हो। वास्तविक उत्पादन भनेको तपाईंले छुट्याएर मापन गर्ने परिमाण हो। प्रतिशत उत्पादन = (वास्तविक उत्पादन ÷ सैद्धान्तिक उत्पादन) × 100%।

100% भन्दा कम उत्पादन सामान्य हो। सीमित अभिकारक सकिनुअघि अभिक्रिया साम्यावस्थामा पुग्न सक्छ, पार्श्व अभिक्रियाले अभिकारक खपत गर्न सक्छ, र छानाइ, स्थानान्तरण, धुलाइ वा पुनःस्फटिकीकरणका बेला उत्पाद गुम्छ। कथित रूपमा शुद्ध उत्पादको 100% भन्दा माथिको उत्पादनले प्रायः त्यसमा अझै विलायक वा अशुद्धि छ, वा द्रव्यमान गलत दर्ता भएको जनाउँछ। यसलाई नतिजाका रूपमा होइन, सुकाएर फेरि तौल्ने सङ्केतका रूपमा लिनुहोस्।

दुवै उत्पादनले एउटै एकाइमा एउटै पदार्थलाई वर्णन गर्नुपर्छ। सैद्धान्तिक उत्पादन मोलमा छ भने वास्तविक उत्पादनलाई पनि मोलमा बदल्नुहोस्, वा दुवैलाई ग्राममा व्यक्त गर्नुहोस्।

हल गरिएको उदाहरण: एस्टर संश्लेषणको प्रतिशत उत्पादन

केराजस्तो गन्ध भएको एस्टर आइसोपेन्टिल एसिटेट एसिटिक अम्ल र आइसोपेन्टिल अल्कोहल (3-मिथाइल-1-ब्युटानोल) बाट बन्छ: C₂H₄O₂ + C₅H₁₂O → C₇H₁₄O₂ + H₂O। 6.00 g एसिटिक अम्ल र 7.50 g आइसोपेन्टिल अल्कोहलको मिश्रणले 8.12 g शुद्धीकृत एस्टर दिन्छ। प्रतिशत उत्पादन कति हो?

मोलर द्रव्यमान (C 12.01, H 1.01, O 16.00): एसिटिक अम्ल 60.06 g/mol, आइसोपेन्टिल अल्कोहल 88.17 g/mol, एस्टर 130.21 g/mol। परिमाण: 6.00 g ÷ 60.06 g/mol = 0.09990 mol अम्ल र 7.50 g ÷ 88.17 g/mol = 0.08506 mol अल्कोहल। अनुपात 1:1 हो, त्यसैले अल्कोहल सीमित छ र 0.01484 mol अम्ल आधिक्यमा छ। एउटा अभिकारकलाई आधिक्यमा प्रयोग गर्नु यस्तो साम्यावस्थाले सीमित अभिक्रियालाई उत्पादतर्फ धकेल्ने सामान्य तरिका हो।

सैद्धान्तिक उत्पादन = 0.08506 mol × 130.21 g/mol = 11.076 g। प्रतिशत उत्पादन = (8.12 g ÷ 11.076 g) × 100% = 73.3%, 8.12 g र 7.50 g बाट तीन सार्थक अंक। भाग गर्नुअघि सैद्धान्तिक उत्पादनलाई 11.1 g मा राउन्ड गर्दा 73.2% आउँथ्यो, त्यसैले राउन्ड नगरिएको मान अगाडि लैजानुहोस्।

प्रतिशत उत्पादन उल्टो दिशामा पनि काम गर्छ। उही 73.3% उत्पादनमा 5.00 g एस्टर सङ्कलन गर्न तपाईंलाई 5.00 g ÷ 0.733 = 6.82 g को सैद्धान्तिक उत्पादन चाहिन्छ, जुन 0.0524 mol एस्टर हो। त्यसका लागि कम्तीमा 0.0524 mol, अर्थात् 4.62 g, आइसोपेन्टिल अल्कोहल चाहिन्छ, अम्ल आधिक्यमा रहेको अवस्थामा।

उत्पादन र आधिक्य अभिकारकका जाँच गर्नुपर्ने त्रुटि

यी समस्याका अधिकांश त्रुटि अङ्कगणितका होइनन्, सेटअपका हुन्, त्यसैले प्रत्येकको जाँच छ जसका लागि पूरै गणना फेरि गर्नु पर्दैन।

सकेपछि तीन कुरा पुष्टि गर्नुहोस्: सीमित अभिकारक मोलबाट छानिएको थियो, सैद्धान्तिक उत्पादन त्यही अभिकारकबाट आएको थियो, र प्रतिशत उत्पादन 100% वा सोभन्दा कम छ।

• द्रव्यमान तुलना गरेर सीमित अभिकारक छान्नु। कपरको उदाहरणमा बढी द्रव्यमान भएको अभिकारक सीमित थियो।
• गुणाङ्क बिना मोलमा परिमाण तुलना गर्नु। प्रत्येक परिमाणलाई त्यसको गुणाङ्कले भाग गर्नुहोस्, वा प्रत्येक अभिकारकबाट उत्पाद गणना गर्नुहोस्।
• आधिक्य अभिकारकबाट सैद्धान्तिक उत्पादन गणना गर्नु। सैद्धान्तिक उत्पादन सधैँ सम्भावित उत्पाद परिमाणमध्ये सानो हुन्छ।
• एउटा पदार्थको द्रव्यमान अर्कोको द्रव्यमानबाट घटाएर बाँकी आधिक्य निकाल्नु। आधिक्य अभिकारक कति खपत भयो भनी यसको आफ्नै एकाइमा गणना गर्नुहोस्, र त्यसलाई उपस्थित त्यही पदार्थको परिमाणबाट घटाउनुहोस्।
• सूत्रमा वास्तविक र सैद्धान्तिक उत्पादन साटासाट गर्नु। सुक्खा, शुद्ध उत्पादको 100% भन्दा माथिको प्रतिशत उत्पादनले केही गलत छ भन्ने जनाउँछ।
• मध्यवर्ती मानहरूलाई राउन्ड गर्नु। अन्तिम चरण राउन्ड नगरेका सङ्ख्यासहित फेरि गर्नुहोस् र लेखिएका अंक फेरिन्छन् कि हेर्नुहोस्।