כיצד לחשב אחוזי תשואה בכימיה?

כדי לבטא את יעילות התגובה, ניתן לחשב את התשואה באחוזים באמצעות נוסחה זו:% תשואה = (תשואה בפועל / תשואה תיאורטית) x 100.

בכימיה, התשואה התיאורטית היא הכמות המרבית של המוצר שתגובה כימית יכולה ליצור על בסיס משוואות כימיות. במציאות, רוב התגובות אינן יעילות לחלוטין. אם תבצע את הניסוי, תהיה לך סכום קטן יותר, התשואה בפועל. כדי לבטא את יעילות התגובה, ניתן לחשב את התשואה באחוזים באמצעות נוסחה זו: % תשואה = (תשואה בפועל / תשואה תיאורטית) x 100. תשואה באחוזים של 90% פירושה שהתגובה הייתה יעילה ב 90%, ו -10% מהחומרים התבזבזו (הם לא הצליחו להגיב, או שמוצריהם לא נלכדו).

חלק 1 מתוך 3: מציאת המגיב המגביל

1
התחל במשוואה כימית מאוזנת. משוואה כימית מתארת את המגיבים (בצד שמאל) המגיבים ליצירת מוצרים (בצד ימין). יש בעיות שיעניקו לך משוואה זו, בעוד שאחרות מבקשות ממך לכתוב אותה בעצמך, כמו למשל בעיית מילים. מכיוון שהאטומים לא נוצרים או נהרסים במהלך תגובה כימית, לכל יסוד צריך להיות מספר זהה של אטומים בצד שמאל וימין.
- לדוגמה, חמצן וגלוקוז יכולים להגיב ליצירת פחמן דו חמצני ומים: $6o_ {2} + c_ {6} h _ {{12}} o_ {6}$ → $6co_ {2} + 6h_ {2} o$
  לכל צד יש בדיוק 6 אטומי פחמן (C), 12 אטומי מימן (H) ו- 18 אטומי חמצן (O). המשוואה מאוזנת.
- קרא את המדריך הזה אם תתבקש לאזן משוואה בעצמך.
2
חשב את המסה הטוחנת של כל מגיב. חפש את המסה הטוחנת של כל אטום במתחם, ואז הוסף אותם יחד כדי למצוא את המסה הטוחנת של אותה תרכובת. עשו זאת למולקולה אחת של התרכובת.
- לדוגמא, מולקולה אחת של חמצן ( $O_ {2}$ ) מכילה 2 אטומי חמצן.
- המסה הטוחנת של חמצן היא בערך 16 גרם למול. (ניתן למצוא ערך מדויק יותר בטבלה מחזורית.)
- 2 אטומי חמצן x 16 גרם למול לאטום = 32 גרם למול $O_ {2}$ .
- למגיב השני, גלוקוז ( $C_ {6} h _ {{12}} o_ {6}$ ) יש מסה טוחנת של (6 אטומים C x 12 גרם C / mol) + (12 אטומים H x 1 גרם H / מול) + (6 אטומים O x 16 גרם O / mol) = 180 גרם / מול.
3
המר את הכמות של כל מגיב בין גרם לשומות. עכשיו הגיע הזמן לבחון את הניסוי הספציפי שאתה לומד. רשום את הכמויות של כל מגיב בגרמים. חלק את הערך לפי המסה הטוחנת של אותה תרכובת כדי להמיר את הכמות לשומות.
- לדוגמה, נניח שהתחלת עם 40 גרם חמצן ו- 25 גרם גלוקוז.
- 40 גרם $O_ {2}$ / (32 גרם למול) = 1,25 מול חמצן.
- 25 גרם $C_ {6} h _ {{12}} o_ {6}$ / (180 גרם למול) = כ 0,139 שומות גלוקוז.
4
מצא את היחס בין התגובות שלך. שומה היא מספר מדויק לכמות החומר והיא שווה ל 6,022 פעמים 10 לישויות האלמנטריות הכוחיות ה 23, שיכולות להיות אטומים, יונים, אלקטרונים או מולקולות. עכשיו אתה יודע כמה מולקולות של כל מגיב התחלת איתן. חלק את השומות של מגיב אחד עם השומות של האחר כדי למצוא את היחס בין שתי המולקולות.
- התחלת עם 1,25 שומות חמצן ו- 0,139 שומות גלוקוז. היחס בין חמצן למולקולות גלוקוז הוא 1,25 / 0,139 = 9,0. פירוש הדבר שהתחלת עם 9 מולקולות חמצן לכל מולקולה אחת של גלוקוז.
5
מצא את היחס האידיאלי לתגובה. חזור למשוואה המאוזנת שרשמת קודם. משוואה מאוזנת זו אומרת לך את היחס האידיאלי של מולקולות: אם אתה משתמש ביחס זה, שני המגיבים ישתמשו בו זמנית.
- הצד השמאלי של המשוואה הוא $6o_ {2} + c_ {6} h _ {{12}} o_ {6}$ . המקדמים אומרים לך שיש 6 מולקולות חמצן ומולקולת גלוקוז אחת. היחס האידיאלי לתגובה זו הוא 6 חמצן / 1 גלוקוז = 6,0.
- הקפד לרשום את המגיבים באותו סדר שעשית ביחס האחר. אם אתה משתמש בחמצן / גלוקוז עבור 1 ובגלוקוז / חמצן עבור האחר, התוצאה הבאה שלך תהיה שגויה.
6
השווה את היחסים כדי למצוא את המגיב המגביל. בתגובה כימית, אחד מהגיבים מתרגל לפני האחרים. כמות המוצר שנוצר בתגובה מוגבלת על ידי המגיב. השווה את שני היחסים שחישבת כדי לזהות את המגיב המגביל:
- אם היחס בפועל גדול מהיחס האידיאלי, יש לך יותר ממגיב העליון ממה שאתה צריך. המגיב התחתון ביחס הוא המגיב המגביל.
- אם היחס בפועל קטן מהיחס האידיאלי, אין לך מספיק ממגיב העליון, ולכן הוא המגיב המגביל.
- בדוגמה לעיל, היחס הממשי של חמצן / גלוקוז (9,0) גדול מהיחס האידיאלי (6,0). המגיב התחתון, הגלוקוז, חייב להיות המגיב המגביל.

התשואה בפועל הייתה 29 גרם, בעוד שהתשואה התיאורטית הייתה 36,7 גרם.

חלק 2 מתוך 3: חישוב התשואה התיאורטית

1
זהה את המוצר הרצוי לך. הצד הימני של משוואה כימית מפרט את המוצרים שנוצרו על ידי התגובה. לכל מוצר יש תשואה תיאורטית, כלומר כמות המוצר שהיית מצפה לקבל אם התגובה יעילה לחלוטין.
- בהמשך לדוגמה לעיל, אתה מנתח את התגובה $6o_ {2} + c_ {6} h _ {{12}} o_ {6}$ → $6co_ {2} + 6h_ {2} o$ . בצד ימין מופיעים 2 מוצרים, פחמן דו חמצני ומים. בואו נחשב את התשואה של פחמן דו חמצני, $שיתוף_ {2}$ .
2
רשום את מספר השומות של המגיב המגביל שלך. התשואה התיאורטית של ניסוי היא כמות המוצר שנוצרה בתנאים מושלמים. כדי לחשב ערך זה, התחל מכמות המגיב המגביל בשומות. (תהליך זה מתואר לעיל בהוראות למציאת המגיב המגביל.)
- בדוגמה שלעיל גילית כי גלוקוז הוא המגיב המגביל. חישבתם גם שהתחלתם עם 0,139 שומות גלוקוז.
3
מצא את היחס בין המולקולות במוצר ובמגיב שלך. חזור למשוואה המאוזנת. חלק את מספר המולקולות של המוצר הרצוי שלך למספר המולקולות של המגיב המגביל שלך.
- המשוואה המאוזנת שלך היא $6o_ {2} + c_ {6} h _ {{12}} o_ {6}$ → $6co_ {2} + 6h_ {2} o$ . ישנן 6 מולקולות של המוצר הרצוי לך, פחמן דו חמצני ( $שיתוף_ {2}$ ). יש 1 מולקולה של מגיב הגבלת שלך, גלוקוז ( $C_ {6} h _ {{12}} o_ {6}$ ).
- היחס בין פחמן דו חמצני לגלוקוז הוא 6 = 6. במילים אחרות, תגובה זו יכולה לייצר 6 מולקולות של פחמן דו חמצני ממולקולה אחת של גלוקוז.
4
הכפל את היחס בכמות המגיב בשומות. התשובה היא התשואה התיאורטית של המוצר הרצוי בשומות.
- התחלת עם 0,139 שומות גלוקוז והיחס בין פחמן דו חמצני לגלוקוז הוא 6. התשואה התיאורטית של פחמן דו חמצני היא (0,139 שומות גלוקוז) x (6 שומות פחמן דו חמצני / שומה גלוקוז) = 0,834 שומות פחמן דו חמצני.
5
המירו את התוצאה לגרמים. הכפל את התשובה שלך בשומות במסה הטוחנת של אותה תרכובת כדי למצוא את התשואה התיאורטית בגרמים. זוהי יחידה נוחה יותר לשימוש ברוב הניסויים.
- לדוגמא, המסה הטוחנת של CO ₂ היא כ 44 גרם למול. (המסה הטוחנת של פחמן היא ~ 12 גרם למול והחמצן היא ~ 16 גרם למול, כך שהסך הכל הוא 12 + 16 + 16 = 44).
- הכפל 0,834 שומות CO ₂ x 44 גרם / mol CO ₂ = ~ 36,7 גרם. התשואה התיאורטית של הניסוי היא 36,7 גרם CO ₂.

בכימיה, התשואה התיאורטית היא הכמות המקסימלית של מוצר שתגובה כימית יכולה ליצור על בסיס משוואות כימיות.

חלק 3 מתוך 3: חישוב אחוזי תשואה

1
להבין אחוזי תשואה. התשואה התיאורטית שחישבת מניחה שהכל התנהל בצורה מושלמת. בניסוי ממשי, זה לעולם לא קורה: מזהמים ובעיות בלתי צפויות אחרות גורמים לכך שחלק מהמגיבים שלך לא יצליחו להמיר למוצר. זו הסיבה שכימאים משתמשים בשלושה מושגים שונים בכדי להתייחס לתשואה:
- התשואה התיאורטית היא הכמות המקסימלית של המוצר שהניסוי יכול לייצר.
- התשואה בפועל היא הסכום בפועל שיצרת, נמדד ישירות על סולם.
- התשואה באחוזים = ${\ frac {actualyield} {theoreticalyield}} * 100 \%$ . תשואה באחוזים של 50%, למשל, פירושה שבסופו של דבר קיבלתם 50% מהמקסימום התיאורטי.
2
כתוב את התשואה בפועל של הניסוי. אם ביצעת את הניסוי בעצמך, אסוף את המוצר המטוהר מהתגובה שלך ושקלל אותו על איזון כדי לחשב את מסתו. אם אתה עובד על בעית שיעורי הבית או של מישהו אחר הערות, התשואה בפועל צריכה להיות רשום.
- נניח שהתגובה האמיתית שלנו מניבה 29 גרם CO ₂.
3
חלק את התשואה בפועל עם התשואה התיאורטית. הקפד להשתמש באותן יחידות עבור שני הערכים (בדרך כלל גרם). התשובה שלך תהיה יחס ללא יחידה.
- התשואה בפועל הייתה 29 גרם, בעוד שהתשואה התיאורטית הייתה 36,7 גרם. ${\ frac {29g} {36,7g}} = 0,79$ .
4
הכפל ב- 100 כדי להמיר לאחוזים. התשובה היא אחוז התשואה.
- 0,79 x 100 = 79, כך שתשואת האחוז של הניסוי היא 79%. יצרת 79% מהסכום המרבי האפשרי של CO ₂.

התשואה התיאורטית של פחמן דו חמצני היא (0,139 שומות גלוקוז) x (6 שומות פחמן דו חמצני / שומה גלוקוז) = 0,834 שומות פחמן דו חמצני.

טיפים

יש תלמידים שמבלבלים בין תשואת אחוזים (כמה שהשגתם מתוך הסכום הכולל האפשרי) לבין אחוז שגיאה (כמה רחוקה תוצאה ניסיונית מהתוצאה הצפויה). הנוסחה תשואה אחוז הנכונה היא ${\ frac {actualyield} {theoreticalyield}} x100$ . אם אתה מחסר את 2 התשואות, אתה משתמש בנוסחת השגיאה באחוזים במקום.
אם אתה מקבל תוצאות שונות בתכלית, בדוק את היחידות שלך. אם התשואה האמיתית שלך שונה מהתשואה התיאורטית שלך בסדר גודל ומעלה, ככל הנראה השתמשת ביחידות הלא נכונות בשלב כלשהו בחישובים שלך. חזור על החישובים ועקוב אחר היחידות שלך בכל שלב בדרך.
אם התשואה האחוזית שלך גדולה מ- 100% (ואתה בטוח שהמתמטיקה שלך נכונה), חומרים אחרים זיהמו את המוצר שלך. טהר את המוצר (כגון על ידי ייבוש או סינון) ושקול אותו שוב.

קרא גם: איך מתרבים בידיים?

כיצד לחשב אחוזי תשואה בכימיה?

צעדים

חלק 1 מתוך 3: מציאת המגיב המגביל

חלק 2 מתוך 3: חישוב התשואה התיאורטית

חלק 3 מתוך 3: חישוב אחוזי תשואה

טיפים

שאלות ותשובות

תגובות (11)

קרא גם: