పరిమితి కారక క్రియాజనకం, శాతం దిగుబడి వివరణ

ఏ క్రియాజనకం అయిపోతుందో గ్రాములు కాక మోల్‌లే ఎందుకు నిర్ణయిస్తాయి

సమతుల్య సమీకరణం కణాలను లెక్కిస్తుంది. 2 H₂ + O₂ → 2 H₂O అంటే రెండు హైడ్రోజన్ అణువులు ఒక ఆక్సిజన్ అణువుతో, అంటే 2 mol, 1 mol తో చర్య జరుపుతాయి. వేర్వేరు పదార్థాలకు వేర్వేరు మోలార్ ద్రవ్యరాశులు ఉంటాయి కాబట్టి అది గ్రాముల గురించి నేరుగా ఏమీ చెప్పదు. కాబట్టి రెండు క్రియాజనకాల ద్రవ్యరాశులను పోల్చడం ఏది ముందు అయిపోతుందో చెప్పలేదు.

గుణకాల నుండి వచ్చే మోల్ నిష్పత్తి పదార్థాల మధ్య మారకం రేటులా పనిచేస్తుంది. దాన్ని ఉపయోగించడానికి, ముందు ఇచ్చిన ప్రతి ద్రవ్యరాశి లేదా ఘనపరిమాణాన్ని మోల్‌లుగా మార్చి, నిష్పత్తిని వర్తింపజేసి, ప్రశ్న ద్రవ్యరాశి అడిగితేనే తిరిగి గ్రాములకు మార్చండి.

వంటగది ఉపమానం ఆలోచనను చూపిస్తుంది. ప్రతి శాండ్‌విచ్‌కు 2 బ్రెడ్ ముక్కలు, 1 చీజ్ ముక్క కావాలంటే, 10 బ్రెడ్ ముక్కలు, 7 చీజ్ ముక్కలతో కేవలం 5 శాండ్‌విచ్‌లే తయారవుతాయి. బ్రెడ్ ముక్కలు ఎక్కువ ఉన్నా బ్రెడ్ ఉత్పత్తిని పరిమితం చేస్తుంది, ఎందుకంటే వంటకం బ్రెడ్‌ను రెట్టింపు వేగంతో వాడుతుంది.

పరిమితి కారక క్రియాజనకానికి రెండు నమ్మదగిన పరీక్షలు

ఉత్పన్న పరిమాణాలను పోల్చండి. ప్రతి క్రియాజనకానికి, మిగతావన్నీ అపరిమితంగా ఉంటే అది ఎంత ఉత్పన్నాన్ని ఏర్పరచగలదో లెక్కించండి. అతి తక్కువ ఉత్పన్నాన్ని ఇచ్చే క్రియాజనకం పరిమితి కారకం, ఆ అతి తక్కువ పరిమాణమే సైద్ధాంతిక దిగుబడి. ఈ పరీక్ష అదే సమయంలో అత్యంత సాధారణ తదుపరి ప్రశ్నకు సమాధానం ఇస్తుంది.

అవసరమైనదాన్ని అందుబాటులో ఉన్నదానితో పోల్చండి. ఒక క్రియాజనకాన్ని ఎంచుకుని, దానికి రెండో క్రియాజనకం ఎంత అవసరమో లెక్కించి, ఉన్నదానితో పోల్చండి. అవసరమైన దానికంటే తక్కువ ఉంటే, రెండోది పరిమితి కారకం; లేకపోతే మొదటిది. సమానమైన సులభ మార్గం: ప్రతి క్రియాజనకం మోల్ పరిమాణాన్ని దాని గుణకంతో భాగించడం; అతి చిన్న భాగఫలం పరిమితి కారక క్రియాజనకాన్ని సూచిస్తుంది.

రెండు పరీక్షలకూ సమతుల్య సమీకరణం, మోల్‌లలో పరిమాణాలు అవసరం. మూడు లేదా అంతకంటే ఎక్కువ క్రియాజనకాలున్నప్పుడు, క్రియాజనకాలను జతలుగా పోల్చడం కంటే ఉత్పన్న పరిమాణ పరీక్ష లేదా గుణకంతో భాగించే సులభ మార్గం తప్పులకు తక్కువ అవకాశం ఇస్తుంది.

సాధన ఉదాహరణ: సిల్వర్ నైట్రేట్ ద్రావణంలో కాపర్ తీగ

కాపర్ సిల్వర్ నైట్రేట్ నుండి సిల్వర్‌ను స్థానభ్రంశం చేస్తుంది: Cu(s) + 2 AgNO₃(aq) → Cu(NO₃)₂(aq) + 2 Ag(s). 3.00 g కాపర్ తీగ ముక్కను 8.50 g AgNO₃ ఉన్న ద్రావణంలో ఉంచారు. ఏ క్రియాజనకం పరిమితి కారకం, ఎంత ద్రవ్యరాశి సిల్వర్ ఏర్పడగలదు, ఎంత కాపర్ మిగులుతుంది? మోలార్ ద్రవ్యరాశులు రెండు దశాంశాలకు పూర్తి చేసిన IUPAC ప్రామాణిక పరమాణు భారాలను (Cu 63.55, Ag 107.87, N 14.01, O 16.00) ఉపయోగిస్తాయి, కాబట్టి AgNO₃ 169.88 g/mol.

అదనపు అంకెలను ఉంచుతూ మోల్‌లకు మార్చండి: 3.00 g Cu ÷ 63.55 g/mol = 0.047207 mol Cu, 8.50 g AgNO₃ ÷ 169.88 g/mol = 0.050035 mol AgNO₃. కాపర్‌కు 2 × 0.047207 = 0.094414 mol AgNO₃ కావాలి, కానీ 0.050035 mol మాత్రమే ఉంది, కాబట్టి దాని ద్రవ్యరాశి కాపర్ ద్రవ్యరాశికి దాదాపు మూడు రెట్లు ఉన్నా, AgNO₃ పరిమితి కారకం.

సిల్వర్ సైద్ధాంతిక దిగుబడి: 0.050035 mol AgNO₃ × (2 mol Ag / 2 mol AgNO₃) × 107.87 g/mol = 5.397 g, 5.40 g గా చెప్పబడుతుంది. బదులుగా కాపర్ ఆధారంగా లెక్కిస్తే 10.18 g సిల్వర్ అని అంచనా వస్తుంది, సిల్వర్ నైట్రేట్ ముందే అయిపోతుంది కాబట్టి అది ఏర్పడదు.

అధిక కాపర్: AgNO₃ 0.050035 mol ÷ 2 = 0.025018 mol Cu ను వినియోగిస్తుంది, అంటే 0.025018 mol × 63.55 g/mol = 1.590 g. మిగిలిన కాపర్ = 3.00 g − 1.590 g = 1.41 g, 3.00 g వందో వంతు స్థానం వరకు తెలుసు కాబట్టి వందో వంతు స్థానానికి చెప్పబడింది. ద్రవ్యరాశి నిత్యత్వం పాటించబడుతుంది: 5.397 g Ag + 4.693 g Cu(NO₃)₂ (187.57 g/mol) + 1.410 g Cu = 11.50 g, ఆరంభంలోని 3.00 g + 8.50 g కు సమానం.

సైద్ధాంతిక, వాస్తవ, శాతం దిగుబడి

సైద్ధాంతిక దిగుబడి అంటే చర్య రాసినట్లుగా పూర్తిగా జరుగుతుందని, పక్క చర్యలు లేవని, నష్టాలు లేవని ఊహిస్తే, పరిమితి కారక క్రియాజనకం ఏర్పరచగల గరిష్ట ఉత్పన్న పరిమాణం. వాస్తవ దిగుబడి అంటే మీరు వేరు చేసి కొలిచే పరిమాణం. శాతం దిగుబడి = (వాస్తవ దిగుబడి ÷ సైద్ధాంతిక దిగుబడి) × 100%.

100% కంటే తక్కువ దిగుబడులు సాధారణం. పరిమితి కారక క్రియాజనకం అయిపోకముందే చర్య సమతాస్థితికి చేరవచ్చు, పక్క చర్యలు క్రియాజనకాలను వినియోగించవచ్చు, వడపోత, బదిలీ, కడగడం లేదా పునఃస్ఫటికీకరణ సమయంలో ఉత్పన్నం నష్టపోవచ్చు. స్వచ్ఛమని భావించిన ఉత్పన్నానికి 100% కంటే ఎక్కువ దిగుబడి సాధారణంగా అందులో ఇంకా ద్రావణి లేదా మలినాలు ఉన్నాయని, లేదా ద్రవ్యరాశి తప్పుగా నమోదైందని సూచిస్తుంది. దాన్ని ఫలితంగా కాక, ఆరబెట్టి మళ్లీ తూచమనే సంకేతంగా పరిగణించండి.

రెండు దిగుబడులూ ఒకే పదార్థాన్ని ఒకే ప్రమాణాలలో వివరించాలి. సైద్ధాంతిక దిగుబడి మోల్‌లలో ఉంటే, వాస్తవ దిగుబడిని కూడా మోల్‌లకు మార్చండి, లేదా రెండింటినీ గ్రాములలో వ్యక్తపరచండి.

సాధన ఉదాహరణ: ఈస్టర్ సంశ్లేషణ శాతం దిగుబడి

అరటిపండు వంటి వాసన ఉన్న ఈస్టర్ ఐసోపెంటైల్ ఎసిటేట్ ఎసిటిక్ ఆమ్లం, ఐసోపెంటైల్ ఆల్కహాల్ (3-మిథైల్-1-బ్యూటనాల్) నుండి ఏర్పడుతుంది: C₂H₄O₂ + C₅H₁₂O → C₇H₁₄O₂ + H₂O. 6.00 g ఎసిటిక్ ఆమ్లం, 7.50 g ఐసోపెంటైల్ ఆల్కహాల్ మిశ్రమం 8.12 g శుద్ధి చేసిన ఈస్టర్‌ను ఇస్తుంది. శాతం దిగుబడి ఎంత?

మోలార్ ద్రవ్యరాశులు (C 12.01, H 1.01, O 16.00): ఎసిటిక్ ఆమ్లం 60.06 g/mol, ఐసోపెంటైల్ ఆల్కహాల్ 88.17 g/mol, ఈస్టర్ 130.21 g/mol. పరిమాణాలు: 6.00 g ÷ 60.06 g/mol = 0.09990 mol ఆమ్లం, 7.50 g ÷ 88.17 g/mol = 0.08506 mol ఆల్కహాల్. నిష్పత్తి 1:1, కాబట్టి ఆల్కహాల్ పరిమితి కారకం, 0.01484 mol ఆమ్లం అధికంగా ఉంది. ఒక క్రియాజనకాన్ని అధికంగా ఉపయోగించడం ఇలాంటి సమతాస్థితి-పరిమిత చర్యను ఉత్పన్నం వైపు నెట్టడానికి సాధారణ మార్గం.

సైద్ధాంతిక దిగుబడి = 0.08506 mol × 130.21 g/mol = 11.076 g. శాతం దిగుబడి = (8.12 g ÷ 11.076 g) × 100% = 73.3%, 8.12 g, 7.50 g నుండి మూడు సార్థక అంకెలు. భాగించే ముందు సైద్ధాంతిక దిగుబడిని 11.1 g కు పూర్తి చేస్తే 73.2% వచ్చేది, కాబట్టి పూర్తి చేయని విలువనే ముందుకు తీసుకెళ్లండి.

శాతం దిగుబడి వెనుకకు కూడా పనిచేస్తుంది. అదే 73.3% దిగుబడితో 5.00 g ఈస్టర్ సేకరించడానికి, మీకు 5.00 g ÷ 0.733 = 6.82 g సైద్ధాంతిక దిగుబడి కావాలి, అంటే 0.0524 mol ఈస్టర్. దానికి కనీసం 0.0524 mol, అంటే 4.62 g, ఐసోపెంటైల్ ఆల్కహాల్ కావాలి, ఆమ్లం అధికంగా ఉండాలి.

తనిఖీ చేయవలసిన దిగుబడి, అధిక క్రియాజనక తప్పులు

ఈ సమస్యలలో చాలా తప్పులు అంకగణిత దోషాల కంటే ఏర్పాటు దోషాలు, కాబట్టి ప్రతిదానికీ మొత్తం లెక్కను మళ్లీ చేయనవసరం లేని తనిఖీ ఉంది.

పూర్తయ్యాక మూడు విషయాలు నిర్ధారించుకోండి: పరిమితి కారక క్రియాజనకాన్ని మోల్‌ల నుండి ఎంచుకున్నారు, సైద్ధాంతిక దిగుబడి ఆ క్రియాజనకం నుండి వచ్చింది, శాతం దిగుబడి 100% లేదా అంతకంటే తక్కువ.

• ద్రవ్యరాశులను పోల్చి పరిమితి కారకాన్ని ఎంచుకోవడం. కాపర్ ఉదాహరణలో, ఎక్కువ ద్రవ్యరాశి ఉన్న క్రియాజనకమే పరిమితి కారకం.
• గుణకాలు లేకుండా మోల్ పరిమాణాలను పోల్చడం. ప్రతి పరిమాణాన్ని దాని గుణకంతో భాగించండి, లేదా ప్రతి క్రియాజనకం నుండి ఉత్పన్నాన్ని లెక్కించండి.
• సైద్ధాంతిక దిగుబడిని అధిక క్రియాజనకం నుండి లెక్కించడం. సైద్ధాంతిక దిగుబడి ఎల్లప్పుడూ సాధ్యమైన ఉత్పన్న పరిమాణాలలో చిన్నది.
• ఒక పదార్థం ద్రవ్యరాశిని మరో పదార్థం ద్రవ్యరాశి నుండి తీసివేసి మిగిలిన అధికాన్ని కనుగొనడం. అధిక క్రియాజనకం ఎంత వినియోగమైందో దాని సొంత ప్రమాణాలలో లెక్కించి, ఉన్న అదే పదార్థం పరిమాణం నుండి తీసివేయండి.
• సూత్రంలో వాస్తవ, సైద్ధాంతిక దిగుబడులను తారుమారు చేయడం. పొడి, స్వచ్ఛమైన ఉత్పన్నానికి 100% కంటే ఎక్కువ శాతం దిగుబడి అంటే ఏదో తప్పు.
• మధ్యంతర విలువలను పూర్తి చేయడం. చివరి దశను పూర్తి చేయని సంఖ్యలతో మళ్లీ చేసి, చెప్పిన అంకెలు మారుతాయో చూడండి.