வரம்புறு வினைப்பொருளும் சதவீத விளைச்சலும் - விளக்கம்

எந்த வினைப்பொருள் தீர்ந்துவிடும் என்பதை கிராம்கள் அல்ல, மோல்களே ஏன் தீர்மானிக்கின்றன

சமநிலைப்படுத்தப்பட்ட சமன்பாடு துகள்களை எண்ணுகிறது. 2 H₂ + O₂ → 2 H₂O என்றால் இரண்டு ஹைட்ரஜன் மூலக்கூறுகள் ஒரு ஆக்சிஜன் மூலக்கூறுடன், அதாவது 2 mol-உம் 1 mol-உம், வினைபுரிகின்றன. வெவ்வேறு பொருட்களுக்கு வெவ்வேறு மோலார் நிறைகள் இருப்பதால், அது கிராம்களைப் பற்றி நேரடியாக எதுவும் கூறுவதில்லை. எனவே இரு வினைப்பொருட்களின் நிறைகளை ஒப்பிடுவது எது முதலில் தீர்ந்துவிடும் என்பதைச் சொல்ல இயலாது.

கெழுக்களிலிருந்து வரும் மோல் விகிதம் பொருட்களுக்கு இடையிலான செலாவணி வீதம் போலச் செயல்படுகிறது. அதைப் பயன்படுத்த, கொடுக்கப்பட்ட ஒவ்வொரு நிறையையோ கனஅளவையோ முதலில் மோலாக மாற்றி, விகிதத்தைப் பயன்படுத்தி, கேள்வி நிறையைக் கேட்டால் மட்டுமே மீண்டும் கிராமாக மாற்றுங்கள்.

ஒரு சமையலறை ஒப்புமை இந்தக் கருத்தை விளக்குகிறது. ஒவ்வொரு சாண்ட்விச்சுக்கும் 2 ரொட்டித் துண்டுகளும் 1 பாலாடைக்கட்டித் துண்டும் தேவை என்றால், 10 ரொட்டித் துண்டுகளும் 7 பாலாடைக்கட்டித் துண்டுகளும் 5 சாண்ட்விச்களை மட்டுமே தரும். ரொட்டித் துண்டுகள் அதிகமாக இருந்தாலும், செய்முறை ரொட்டியை இருமடங்கு வேகத்தில் பயன்படுத்துவதால், ரொட்டியே வெளியீட்டை வரம்பிடுகிறது.

வரம்புறு வினைப்பொருளுக்கு இரண்டு நம்பகமான சோதனைகள்

விளைபொருள் அளவுகளை ஒப்பிடுங்கள். ஒவ்வொரு வினைப்பொருளுக்கும், மற்ற அனைத்தும் வரம்பற்றிருந்தால் அது எவ்வளவு விளைபொருளை உருவாக்க முடியும் என்பதைக் கணக்கிடுங்கள். மிகக் குறைந்த விளைபொருள் அளவைத் தரும் வினைப்பொருளே வரம்புறுவது, அந்த மிகக் குறைந்த அளவே கோட்பாட்டு விளைச்சல். இந்தச் சோதனை மிகப் பொதுவான தொடர் கேள்விக்கும் ஒரே நேரத்தில் விடையளிக்கிறது.

தேவையானதையும் உள்ளதையும் ஒப்பிடுங்கள். ஒரு வினைப்பொருளைத் தேர்ந்தெடுத்து, அதற்கு இரண்டாவது வினைப்பொருள் எவ்வளவு தேவை என்று கணக்கிட்டு, இருப்பதுடன் ஒப்பிடுங்கள். தேவையானதை விடக் குறைவாக இருந்தால் இரண்டாவது வினைப்பொருள் வரம்புறுவது; இல்லையெனில் முதலாவது. அதற்குச் சமமான குறுக்குவழி ஒவ்வொரு வினைப்பொருளின் மோல் அளவையும் அதன் கெழுவால் வகுப்பது; மிகச் சிறிய ஈவு வரம்புறு வினைப்பொருளைக் குறிக்கிறது.

இரு சோதனைகளுக்கும் சமநிலைப்படுத்தப்பட்ட சமன்பாடும் மோலில் அளவுகளும் தேவை. மூன்று அல்லது அதற்கு மேற்பட்ட வினைப்பொருட்கள் இருக்கும்போது, ஜோடி ஜோடியாக ஒப்பிடுவதை விட விளைபொருள்-அளவுச் சோதனையோ கெழுவால் வகுக்கும் குறுக்குவழியோ பிழை குறைந்தது.

தீர்த்த எடுத்துக்காட்டு: வெள்ளி நைட்ரேட்டுக் கரைசலில் தாமிரக் கம்பி

தாமிரம் வெள்ளி நைட்ரேட்டிலிருந்து வெள்ளியை இடம்பெயர்க்கிறது: Cu(s) + 2 AgNO₃(aq) → Cu(NO₃)₂(aq) + 2 Ag(s). 3.00 g தாமிரக் கம்பித் துண்டு 8.50 g AgNO₃ உள்ள கரைசலில் வைக்கப்படுகிறது. எந்த வினைப்பொருள் வரம்புறுகிறது, எவ்வளவு நிறை வெள்ளி உருவாகலாம், எவ்வளவு தாமிரம் மீதமுள்ளது? மோலார் நிறைகள் இரண்டு தசமங்களுக்கு முழுமையாக்கிய IUPAC நிலையான அணு எடைகளைப் (Cu 63.55, Ag 107.87, N 14.01, O 16.00) பயன்படுத்துகின்றன; எனவே AgNO₃ 169.88 g/mol.

கூடுதல் இலக்கங்களைக் கொண்டு மோலாக மாற்றுங்கள்: 3.00 g Cu ÷ 63.55 g/mol = 0.047207 mol Cu, மற்றும் 8.50 g AgNO₃ ÷ 169.88 g/mol = 0.050035 mol AgNO₃. தாமிரத்துக்கு 2 × 0.047207 = 0.094414 mol AgNO₃ தேவைப்படும், ஆனால் 0.050035 mol மட்டுமே உள்ளது; எனவே AgNO₃ வரம்புறுகிறது, அதன் நிறை தாமிரத்தின் நிறையைவிட கிட்டத்தட்ட மூன்று மடங்கு இருந்தபோதிலும்.

வெள்ளியின் கோட்பாட்டு விளைச்சல்: 0.050035 mol AgNO₃ × (2 mol Ag / 2 mol AgNO₃) × 107.87 g/mol = 5.397 g, இது 5.40 g எனத் தெரிவிக்கப்படுகிறது. தாமிரத்தை அடிப்படையாகக் கொண்டு கணக்கிட்டால் 10.18 g வெள்ளி என முன்கணிக்கும்; வெள்ளி நைட்ரேட்டு முதலில் தீர்ந்துவிடுவதால் அது உருவாக முடியாது.

மிகை தாமிரம்: AgNO₃ 0.050035 mol ÷ 2 = 0.025018 mol Cu-ஐ, அதாவது 0.025018 mol × 63.55 g/mol = 1.590 g-ஐ பயன்படுத்துகிறது. மீதமுள்ள தாமிரம் = 3.00 g − 1.590 g = 1.41 g; 3.00 g நூறில் ஓர் இடம் வரை அறியப்பட்டுள்ளதால் இது நூறில் ஓர் இடம் வரை தெரிவிக்கப்படுகிறது. நிறை பாதுகாக்கப்படுகிறது: 5.397 g Ag + 4.693 g Cu(NO₃)₂ (187.57 g/mol) + 1.410 g Cu = 11.50 g, தொடக்கத்தில் இருந்த 3.00 g + 8.50 g-க்குச் சமம்.

கோட்பாட்டு விளைச்சல், உண்மை விளைச்சல், சதவீத விளைச்சல்

கோட்பாட்டு விளைச்சல் என்பது, வினை எழுதப்பட்டவாறு முழுமையாக நிறைவடைகிறது, பக்க வினைகளோ இழப்புகளோ இல்லை என்று கொண்டு, வரம்புறு வினைப்பொருள் உருவாக்கக்கூடிய அதிகபட்ச விளைபொருள் அளவு. உண்மை விளைச்சல் என்பது நீங்கள் தனிமைப்படுத்தி அளவிடும் அளவு. சதவீத விளைச்சல் = (உண்மை விளைச்சல் ÷ கோட்பாட்டு விளைச்சல்) × 100%.

100%-க்குக் கீழுள்ள விளைச்சல்கள் இயல்பானவை. வரம்புறு வினைப்பொருள் தீர்வதற்கு முன் வினை சமநிலையை அடையலாம்; பக்க வினைகள் வினைப்பொருட்களை உட்கொள்ளலாம்; வடிகட்டுதல், மாற்றுதல், கழுவுதல் அல்லது மறுபடிகமாக்கலின்போது விளைபொருள் இழக்கப்படுகிறது. தூய்மையானது எனக் கருதப்படும் விளைபொருளுக்கு 100%-க்கு மேலான விளைச்சல், பொதுவாக அதில் இன்னும் கரைப்பானோ அசுத்தங்களோ உள்ளன, அல்லது ஒரு நிறை தவறாகப் பதிவு செய்யப்பட்டுள்ளது என்று பொருள். அதை முடிவாகக் கொள்ளாமல், உலர்த்தி மீண்டும் நிறுப்பதற்கான சமிக்ஞையாகக் கருதுங்கள்.

இரு விளைச்சல்களும் ஒரே பொருளை ஒரே அலகுகளில் விவரிக்க வேண்டும். கோட்பாட்டு விளைச்சல் மோலில் இருந்தால், உண்மை விளைச்சலையும் மோலாக மாற்றுங்கள், அல்லது இரண்டையும் கிராமில் வெளிப்படுத்துங்கள்.

தீர்த்த எடுத்துக்காட்டு: எஸ்டர் தொகுப்பின் சதவீத விளைச்சல்

வாழைப்பழம் போன்ற மணம் கொண்ட எஸ்டரான ஐசோபென்டைல் அசிட்டேட்டு, அசிட்டிக் அமிலம் மற்றும் ஐசோபென்டைல் ஆல்கஹாலிலிருந்து (3-மெத்தில்-1-பியூட்டனால்) உருவாகிறது: C₂H₄O₂ + C₅H₁₂O → C₇H₁₄O₂ + H₂O. 6.00 g அசிட்டிக் அமிலம் மற்றும் 7.50 g ஐசோபென்டைல் ஆல்கஹால் கலவை 8.12 g தூய்மைப்படுத்தப்பட்ட எஸ்டரைத் தருகிறது. சதவீத விளைச்சல் என்ன?

மோலார் நிறைகள் (C 12.01, H 1.01, O 16.00): அசிட்டிக் அமிலம் 60.06 g/mol, ஐசோபென்டைல் ஆல்கஹால் 88.17 g/mol, எஸ்டர் 130.21 g/mol. அளவுகள்: 6.00 g ÷ 60.06 g/mol = 0.09990 mol அமிலம் மற்றும் 7.50 g ÷ 88.17 g/mol = 0.08506 mol ஆல்கஹால். விகிதம் 1:1; எனவே ஆல்கஹால் வரம்புறுகிறது, 0.01484 mol அமிலம் மிகையாக உள்ளது. இது போன்ற சமநிலையால் வரம்புக்குட்பட்ட வினையை விளைபொருள் நோக்கித் தள்ள ஒரு வினைப்பொருளை மிகையாகப் பயன்படுத்துவது பொதுவான வழி.

கோட்பாட்டு விளைச்சல் = 0.08506 mol × 130.21 g/mol = 11.076 g. சதவீத விளைச்சல் = (8.12 g ÷ 11.076 g) × 100% = 73.3%; 8.12 g மற்றும் 7.50 g-இலிருந்து மூன்று குறிப்பிடத்தக்க இலக்கங்கள். வகுக்கும் முன் கோட்பாட்டு விளைச்சலை 11.1 g என முழுமையாக்கினால் 73.2% கிடைக்கும்; எனவே முழுமையாக்காத மதிப்பைத் தொடர்ந்து கொண்டு செல்லுங்கள்.

சதவீத விளைச்சல் பின்னோக்கியும் செயல்படுகிறது. அதே 73.3% விளைச்சலில் 5.00 g எஸ்டரைச் சேகரிக்க, உங்களுக்கு 5.00 g ÷ 0.733 = 6.82 g கோட்பாட்டு விளைச்சல் தேவை; இது 0.0524 mol எஸ்டர். அதற்குக் குறைந்தது 0.0524 mol, அதாவது 4.62 g ஐசோபென்டைல் ஆல்கஹாலும், மிகையாக அமிலமும் தேவை.

சரிபார்க்க வேண்டிய விளைச்சல் மற்றும் மிகை வினைப்பொருள் பிழைகள்

இந்தக் கணக்குகளில் பெரும்பாலான பிழைகள் எண்கணிதப் பிழைகள் அல்ல, அமைப்புப் பிழைகள்; எனவே ஒவ்வொன்றுக்கும் முழுக் கணக்கீட்டையும் மீண்டும் செய்யத் தேவையில்லாத சரிபார்ப்பு உள்ளது.

முடித்த பிறகு மூன்று விஷயங்களை உறுதிசெய்யுங்கள்: வரம்புறு வினைப்பொருள் மோல்களிலிருந்து தேர்ந்தெடுக்கப்பட்டது, கோட்பாட்டு விளைச்சல் அந்த வினைப்பொருளிலிருந்து வந்தது, சதவீத விளைச்சல் 100% அல்லது அதற்குக் குறைவாக உள்ளது.

• நிறைகளை ஒப்பிட்டு வரம்புறு வினைப்பொருளைத் தேர்ந்தெடுத்தல். தாமிர எடுத்துக்காட்டில், அதிக நிறை கொண்ட வினைப்பொருளே வரம்புறுவதாக இருந்தது.
• கெழுக்கள் இல்லாமல் மோல் அளவுகளை ஒப்பிடுதல். ஒவ்வோர் அளவையும் அதன் கெழுவால் வகுங்கள், அல்லது ஒவ்வொரு வினைப்பொருளிலிருந்தும் விளைபொருளைக் கணக்கிடுங்கள்.
• கோட்பாட்டு விளைச்சலை மிகை வினைப்பொருளிலிருந்து கணக்கிடுதல். கோட்பாட்டு விளைச்சல் எப்போதும் சாத்தியமான விளைபொருள் அளவுகளில் சிறியது.
• ஒரு பொருளின் நிறையை மற்றொன்றின் நிறையிலிருந்து கழித்து மீதமுள்ள மிகையைக் காணுதல். மிகை வினைப்பொருளில் எவ்வளவு நுகரப்பட்டது என்பதை அதன் சொந்த அலகுகளில் கணக்கிட்டு, இருக்கும் அதே பொருளின் அளவிலிருந்து கழியுங்கள்.
• சூத்திரத்தில் உண்மை விளைச்சலையும் கோட்பாட்டு விளைச்சலையும் இடம் மாற்றுதல். உலர்ந்த, தூய விளைபொருளுக்கு 100%-க்கு மேலான சதவீத விளைச்சல் என்றால் ஏதோ தவறு.
• இடைநிலை மதிப்புகளை முழுமையாக்குதல். கடைசிப் படியை முழுமையாக்காத எண்களுடன் மீண்டும் செய்து, தெரிவிக்கப்படும் இலக்கங்கள் மாறுகின்றனவா என்று பாருங்கள்.