ما هو العائد النظري للتفاعل؟

قبل إجراء التفاعلات الكيميائية ، من المفيد معرفة مقدار المنتج الذي سيتم إنتاجه بكميات معينة من المواد المتفاعلة. وهذا ما يعرف باسم العائد النظري. هذه إستراتيجية تستخدم عند حساب العائد النظري للتفاعل الكيميائي. يمكن تطبيق نفس الاستراتيجية لتحديد مقدار كل منها كاشف هناك حاجة لإنتاج كمية مرغوبة من المنتج.

يتم حرق 10 جرام من غاز الهيدروجين في وجود غاز الأكسجين الزائد لإنتاج الماء. ما مقدار الماء المنتج؟

رد الفعل حيث غاز الهيدروجين يتحد مع غاز الأكسجين لإنتاج الماء:

ح₂(ز) + O₂(ز) ← ح₂O (ل)

الخطوة 1: تأكد من معادلات كيميائية هي معادلات متوازنة.

المعادلة أعلاه غير متوازنة. بعد موازنةتصبح المعادلة:

2 ح₂(ز) + O₂(ز) → 2 ح₂O (ل)

الخطوة 2: تحديد نسب الخلد بين المتفاعلات والمنتج.

هذه القيمة هي الجسر بين المتفاعل والمنتج.

ال نسبة الخلد هي النسبة المتكافئة بين كمية مركب واحد وكمية مركب آخر في التفاعل. لهذا التفاعل ، لكل مولين من غاز الهيدروجين المستخدم ، يتم إنتاج مولين من الماء. نسبة الخلد بين H₂ و H₂O هو 1 مول H₂/ 1 مول ح₂سين.

الخطوة 3: حساب العائد النظري للتفاعل.

هناك الآن معلومات كافية لتحديد العائد النظري. استخدم الاستراتيجية:

1. استخدم الكتلة المولية للمتفاعل لتحويل غرامات المتفاعل إلى مولات المتفاعل
2. استخدم نسبة الشامة بين المادة المتفاعلة والمنتج لتحويل الشامات إلى منتج الشامات
3. استخدم ال الكتلة المولية من المنتج ل تحويل منتج الشامات إلى جرامات المنتج.

في شكل معادلة:

غرام المنتج = غرام المتفاعل x (1 مول متفاعل / الكتلة المولية للمفاعل) x (منتج نسبة المولي / المتفاعل) x (الكتلة المولية للمنتج / منتج مول

يتم حساب العائد النظري لتفاعلنا باستخدام:

• الكتلة المولية لـ H₂ غاز = 2 جرام
• الكتلة المولية لـ H₂O = 18 جرامًا

غرام ح₂O = غرام ح₂ س (1 مول ح₂/ 2 جرام ح₂) × (1 مول ح₂O / 1 مول ح₂) × (18 جرامًا ح₂O / 1 مول ح₂س)

كان لدينا 10 غرامات من H₂ الغاز ، لذلك:

غرام ح₂O = 10 جم ح₂ س (1 مول ح₂/ 2 جم ح₂) × (1 مول ح₂O / 1 مول ح₂) × (18 جم ح₂O / 1 مول ح₂س)

جميع الوحدات عدا الجرامات ح₂O ألغي ، اترك:

غرام ح₂O = (10 × 1/2 × 1 × 18) جرامًا₂يا

غرام ح₂O = 90 جرام ح₂يا

عشرة غرامات من غاز الهيدروجين مع الأكسجين الزائد ستنتج نظريا 90 غراما من الماء.

يمكن تعديل هذه الاستراتيجية قليلاً للحساب كمية المواد المتفاعلة هناك حاجة لإنتاج كمية محددة من المنتج. دعنا نغير مثالنا قليلاً: كم غرام من غاز الهيدروجين وغاز الأكسجين المطلوب لإنتاج 90 جرامًا من الماء؟

نحن نعلم كمية الهيدروجين اللازمة بالمثال الأول، ولكن للقيام بالحساب:

جرام متفاعل = جرام المنتج × (منتج مول / منتج الكتلة المولية) × (مادة متفاعلة / منتج) × (جرام متفاعل / مفاعل الكتلة المولية)

لغاز الهيدروجين:

غرام ح₂ = 90 جرام ح₂O × (1 مول ح₂O / 18 جم) × (1 مول ح₂/ 1 مول ح₂س) × (2 جم ح₂/ 1 مول ح₂)

غرام ح₂ = (90 × 1/18 × 1 × 2) جرام H₂ غرام ح₂ = 10 جرام ح₂

هذا يتفق مع المثال الأول. لتحديد كمية الأكسجين اللازمة ، هناك حاجة إلى نسبة الخلد من الأكسجين إلى الماء. إلى عن على كل شامة من غاز الأكسجين المستخدم ، يتم إنتاج 2 مول من الماء. نسبة الخلد بين غاز الأكسجين والماء هي 1 مول O²/ 2 مول ح₂سين.

ال معادلة غرام₂ يصبح:

غرام₂ = 90 جرام ح₂O × (1 مول ح₂O / 18 جم) × (1 مول O₂/ 2 مول ح₂O) × (32 جم O₂/ 1 مول ح₂)

غرام₂ = (90 × 1/18 × 1/2 × 32) جرامًا₂

غرام₂ = 80 جرام O₂

لإنتاج 90 جرامًا من الماء ، يلزم 10 جرامًا من غاز الهيدروجين و 80 جرامًا من غاز الأكسجين.

حسابات العائد النظري تكون واضحة تمامًا طالما كان لديك معادلات متوازنة للعثور على النسب الخلدية اللازمة لسد المواد المتفاعلة والمنتج.

• توازن معادلاتك.
• أوجد نسبة الخلد بين المتفاعل والمنتج.
• احسب باستخدام الاستراتيجية التالية: تحويل الجرامات إلى شامات ، واستخدام نسبة الخلد لسد المنتجات والمواد المتفاعلة ، ثم تحويل الشامات مرة أخرى إلى الجرامات. بمعنى آخر ، استخدم الشامات ثم حولها إلى جرامات. لا تعمل بالجرام وتفترض أنك ستحصل على الإجابة الصحيحة.

لمزيد من الأمثلة ، افحص عملت العائد النظري مشكلة ومشاكل التفاعل الكيميائي كمحلول مائي.

• بتروتشي ، آر إتش ، هاروود ، دبليو إس and Herring، F.G. (2002) كيمياء عامة، الطبعة الثامنة. برنتيس هول. ردمك 0130143294.
• فوجيل ، أ. أنا.؛ تاتشيل ، أ. R. ؛ فورنيس ، ب. س.؛ هانافورد ، أ. J. ؛ سميث ، ب. ث. ج. (1996) كتاب فوغل للكيمياء العضوية العملية (الطبعة الخامسة). بيرسون. ردمك 978-0582462366.
• Whitten ، KW ، Gailey ، KD. وديفيس ، ري. (1992) كيمياء عامة، الطبعة الرابعة. كلية سوندرز للنشر. ردمك 0030723736.