Chegaralovchi reagent va unum foizi tushuntirilgan

Qaysi reagent tugashini gramm emas, mol belgilaydi

Tenglashtirilgan tenglama zarrachalarni sanaydi. 2 H₂ + O₂ → 2 H₂O ikki vodorod molekulasi bir kislorod molekulasi bilan, ya'ni 2 mol 1 mol bilan reaksiyaga kirishishini bildiradi. U gramm haqida bevosita hech narsa demaydi, chunki turli moddalar turli molyar massalarga ega. Shuning uchun ikki reagent massalarini solishtirish qaysi biri birinchi tugashini aytib bera olmaydi.

Koeffitsiyentlardan olingan mol nisbati moddalar o'rtasidagi almashuv kursi kabi ishlaydi. Undan foydalanish uchun avval har bir berilgan massa yoki hajmni molga o'zgartiring, nisbatni qo'llang va faqat savol massani so'rasagina yana grammga qayting.

Oshxona o'xshatishi g'oyani ko'rsatadi. Agar har bir sendvichga 2 bo'lak non va 1 bo'lak pishloq kerak bo'lsa, 10 bo'lak non va 7 bo'lak pishloq faqat 5 ta sendvich beradi. Non ko'proq bo'lsa ham, mahsulotni chegaralaydi, chunki retsept nonni ikki barobar tez sarflaydi.

Chegaralovchi reagent uchun ikkita ishonchli sinov

Mahsulot miqdorlarini solishtiring. Har bir reagent uchun, qolganlari cheksiz bo'lganda, u qancha mahsulot hosil qila olishini hisoblang. Eng kam mahsulot beradigan reagent chegaralovchi bo'ladi va shu eng kichik miqdor nazariy unumdir. Bu sinov eng keng tarqalgan keyingi savolga ham birdaniga javob beradi.

Zarur va mavjud miqdorni solishtiring. Bitta reagentni tanlang, ikkinchi reagentdan qancha kerakligini hisoblang va mavjud miqdor bilan solishtiring. Agar mavjudi kerakligidan kam bo'lsa, ikkinchi reagent chegaralovchi; aks holda birinchisi. Teng kuchli qisqa yo'l har bir reagentning moldagi miqdorini koeffitsiyentiga bo'ladi; eng kichik bo'linma chegaralovchi reagentni ko'rsatadi.

Ikkala sinov ham tenglashtirilgan tenglamani va moldagi miqdorlarni talab qiladi. Uch yoki undan ko'p reagent bo'lganda, mahsulot miqdori sinovi yoki koeffitsiyentga bo'lish qisqa yo'li reagentlarni juft-juft solishtirishdan kamroq xatoga olib keladi.

Yechilgan misol: kumush nitrat eritmasidagi mis sim

Mis kumush nitratdan kumushni siqib chiqaradi: Cu(s) + 2 AgNO₃(aq) → Cu(NO₃)₂(aq) + 2 Ag(s). Massasi 3.00 g bo'lgan mis sim bo'lagi 8.50 g AgNO₃ bo'lgan eritmaga solinadi. Qaysi reagent chegaralovchi, qancha massa kumush hosil bo'lishi mumkin va qancha mis qoladi? Molyar massalar IUPAC standart atom og'irliklarini ikki o'nli xonagacha yaxlitlab olinadi (Cu 63.55, Ag 107.87, N 14.01, O 16.00), shuning uchun AgNO₃ 169.88 g/mol.

Qo'shimcha raqamlarni saqlab, molga o'zgartiring: 3.00 g Cu ÷ 63.55 g/mol = 0.047207 mol Cu va 8.50 g AgNO₃ ÷ 169.88 g/mol = 0.050035 mol AgNO₃. Mis uchun 2 × 0.047207 = 0.094414 mol AgNO₃ kerak bo'lardi, lekin faqat 0.050035 mol bor, shuning uchun massasi misning massasidan deyarli uch barobar ko'p bo'lsa ham, AgNO₃ chegaralovchi hisoblanadi.

Kumushning nazariy unumi: 0.050035 mol AgNO₃ × (2 mol Ag / 2 mol AgNO₃) × 107.87 g/mol = 5.397 g, 5.40 g deb yoziladi. Hisobni o'rniga misga asoslash 10.18 g kumush bashorat qilardi, lekin u hosil bo'lmaydi, chunki kumush nitrat birinchi tugaydi.

Ortiqcha mis: AgNO₃ 0.050035 mol ÷ 2 = 0.025018 mol Cu ni, ya'ni 0.025018 mol × 63.55 g/mol = 1.590 g ni sarflaydi. Qolgan mis = 3.00 g − 1.590 g = 1.41 g, yuzdan bir xonagacha yoziladi, chunki 3.00 g yuzdan bir xonagacha ma'lum. Massa saqlanadi: 5.397 g Ag + 4.693 g Cu(NO₃)₂ (187.57 g/mol) + 1.410 g Cu = 11.50 g, boshlanishdagi 3.00 g + 8.50 g ga teng.

Nazariy, haqiqiy va foizli unum

Nazariy unum — reaksiya yozilganidek, yon reaksiyalarsiz va yo'qotishlarsiz oxirigacha borishini faraz qilganda, chegaralovchi reagent hosil qila oladigan mahsulotning maksimal miqdori. Haqiqiy unum — siz ajratib olib o'lchagan miqdor. Unum foizi = (haqiqiy unum ÷ nazariy unum) × 100%.

100% dan past unumlar odatiy. Reaksiya chegaralovchi reagent tugamasdan muvozanatga yetishi mumkin, yon reaksiyalar reagentlarni sarflashi mumkin, mahsulot esa filtrlash, ko'chirish, yuvish yoki qayta kristallash vaqtida yo'qoladi. Go'yoki toza mahsulot uchun 100% dan yuqori unum odatda uning tarkibida hali erituvchi yoki qo'shimchalar borligini yoki massa noto'g'ri yozilganini bildiradi. Buni natija deb emas, quritib qayta tortish signali deb hisoblang.

Ikkala unum ham bir xil moddani bir xil birliklarda ifodalashi kerak. Agar nazariy unum molda bo'lsa, haqiqiy unumni ham molga o'zgartiring yoki ikkalasini grammda ifodalang.

Yechilgan misol: murakkab efir sintezining unum foizi

Izopentil asetat, banan hidiga ega murakkab efir, sirka kislota va izopentil spirtdan (3-metil-1-butanol) hosil bo'ladi: C₂H₄O₂ + C₅H₁₂O → C₇H₁₄O₂ + H₂O. 6.00 g sirka kislota va 7.50 g izopentil spirt aralashmasi 8.12 g tozalangan efir beradi. Unum foizi qancha?

Molyar massalar (C 12.01, H 1.01, O 16.00): sirka kislota 60.06 g/mol, izopentil spirt 88.17 g/mol, efir 130.21 g/mol. Miqdorlar: 6.00 g ÷ 60.06 g/mol = 0.09990 mol kislota va 7.50 g ÷ 88.17 g/mol = 0.08506 mol spirt. Nisbat 1:1, shuning uchun spirt chegaralovchi va 0.01484 mol kislota ortiqcha. Bitta reagentni ortiqcha ishlatish muvozanat bilan chegaralangan bunday reaksiyani mahsulot tomon siljitishning keng tarqalgan usuli.

Nazariy unum = 0.08506 mol × 130.21 g/mol = 11.076 g. Unum foizi = (8.12 g ÷ 11.076 g) × 100% = 73.3%, 8.12 g va 7.50 g dan uchta muhim raqam. Nazariy unumni bo'lishdan oldin 11.1 g ga yaxlitlash 73.2% ni berardi, shuning uchun yaxlitlanmagan qiymatdan foydalaning.

Unum foizi teskari yo'nalishda ham ishlaydi. Xuddi shu 73.3% unum bilan 5.00 g efir yig'ish uchun sizga 5.00 g ÷ 0.733 = 6.82 g nazariy unum kerak, bu 0.0524 mol efir. Buning uchun kamida 0.0524 mol, ya'ni 4.62 g izopentil spirt kerak, kislota esa ortiqcha bo'ladi.

Tekshirish kerak bo'lgan unum va ortiqcha reagent xatolari

Bu masalalardagi xatolarning ko'pi arifmetik emas, tuzilishdagi xatolar, shuning uchun ularning har birida butun hisob-kitobni qayta bajarishni talab qilmaydigan tekshiruv bor.

Tugatgandan so'ng uch narsani tasdiqlang: chegaralovchi reagent moldan tanlangan, nazariy unum o'sha reagentdan olingan va unum foizi 100% yoki undan kam.

• Chegaralovchi reagentni massalarni solishtirib tanlash. Mis misolida massasi kattaroq reagent chegaralovchi edi.
• Moldagi miqdorlarni koeffitsiyentlarsiz solishtirish. Har bir miqdorni koeffitsiyentiga bo'ling yoki har bir reagentdan mahsulotni hisoblang.
• Nazariy unumni ortiqcha reagentdan hisoblash. Nazariy unum har doim mumkin bo'lgan mahsulot miqdorlarining kichigidir.
• Ortib qolgan ortiqchani bir moddaning massasini boshqasining massasidan ayirib topish. Ortiqcha reagentdan qancha sarflanganini o'z birliklarida hisoblang va uni mavjud bo'lgan o'sha moddaning miqdoridan ayiring.
• Formulada haqiqiy va nazariy unumni almashtirib yuborish. Quruq, toza mahsulot uchun 100% dan yuqori unum foizi nimadir noto'g'ri ekanini bildiradi.
• Oraliq qiymatlarni yaxlitlash. Oxirgi bosqichni yaxlitlanmagan sonlar bilan qayta bajaring va yozilgan raqamlar o'zgaradimi, ko'ring.