ดาวน์โหลดบทความ
ดาวน์โหลดบทความ
ผลผลิตตามทฤษฎีเป็นคำที่ใช้ในวิชาเคมีเพื่อบอกปริมาณผลิตภัณฑ์ที่มากที่สุดซึ่งคาดว่าปฏิกิริยาเคมีผลิตได้ เราต้องเริ่มด้วยการดุลสมการเคมีและหาสารกำหนดปริมาณ เมื่อรู้ปริมาณของสารตั้งต้นที่จะใช้แล้ว เราสามารถคำนวณปริมาณของผลิตภัณฑ์ได้ นี้คือผลผลิตตามทฤษฎีของสมการ อ่านบทความนี้เพื่อเรียนรู้วิธีการคำนวณผลผลิตตามทฤษฎีโดยใช้สูตรหาผลผลิตตามทฤษฎี!
ขั้นตอน
-
เริ่มด้วยการดุลสมการเคมี. สมการเคมีเหมือนสูตรผสม แสดงสารตั้งต้น (ที่อยู่ข้างซ้าย) ทำปฏิกิริยากันเพื่อสร้างผลิตภัณฑ์ (ที่อยู่ข้างขวา) สมการเคมีที่ดุลอย่างถูกต้องจะแสดงจำนวนอะตอมที่ใช้ในสมการในฐานะสารตั้งต้นเท่ากับจำนวนที่ปรากฏออกมาในรูปแบบของผลิตภัณฑ์ [1] X แหล่งข้อมูลอ้างอิง
- ตัวอย่างเช่น เราจะมาดุลสมการเคมีที่ง่ายๆ คือ → ทั้งข้างซ้ายและข้างขวาของสมการมีอะตอมไฮโดรเจนสองอะตอม แต่มีอะตอมของออกซิเจนสองอะตอมถูกใช้เป็นสารตั้งต้นและมีอะตอมของออกซิเจนเพียงหนึ่งอะตอมในผลิตภัณฑ์ที่อยู่ข้างขวา
- เพิ่มผลิตภัณฑ์เป็นสองเท่าเพื่อดุลสมการ ก็จะได้เป็น → .
- ตรวจสอบสมการว่าสมดุลกันไหม การดุลสมการทำให้จำนวนอะตอมของออกซิเจนทั้งสองข้างเป็นสองเท่ากัน แต่ตอนนี้ที่ข้างซ้ายมีอะตอมของไฮโดรเจนสองอะตอมและที่ข้างขวามีอะตอมของไฮโดรเจนสี่อะตอม
- เพิ่มไฮโดรเจนในสารตั้งต้นเป็นสองเท่า ก็จะปรับสมการเป็น → ตอนนี้ทั้งสองข้างมีอะตอมไฮโดรเจน 4 อะตอมและมีอะตอมออกซิเจนสองอะตอม สมการสมดุลแล้ว
- มาดูตัวอย่างที่มีความซับซ้อนมากขึ้น ออกซิเจนและกลูโคสสามารถทำปฏิกิริยากันเพื่อก่อให้เกิดคาร์บอนไดออกไซด์และน้ำได้ เมื่อเขียนเป็นสมการเคมี ก็จะได้เป็น:
→
สมการนี้แต่ละข้างมีอะตอมคาร์บอน (C) 6 อะตอม อะตอมไฮโดรเจน (H) 12 อะตอม และอะตอมออกซิเจน (O) 18 อะตอมเท่ากัน สมการสมดุลกันแล้ว - อ่านวิธีการดุลสมการเคมี ถ้าต้องการทบทวนการดุลสมการเคมีให้ละเอียดกว่านี้
-
คำนวณหามวลโมลาร์ของสารตั้งต้นแต่ละตัว. ดูตารางธาตุ หรือตำราวิชาเคมี ค้นหามวลโมลาร์ของอะตอมแต่ละตัวในสารประกอบแต่ละตัว นำมาบวกกันเพื่อหามวลโมลาร์ของสารประกอบแต่ละตัวในสารตั้งต้น ทำแบบนี้กับโมเลกุลเดี่ยวของสารประกอบ กลับมาที่สมการของการเปลี่ยนออกซิเจนและกลูโคสเป็นคาร์บอนไดออกไซด์และน้ำ: → [2] X แหล่งข้อมูลอ้างอิง
- จากตัวอย่างนี้ออกซิเจนหนึ่งโมเลกุล ( ) มีออกซิเจนสองอะตอม
- มวลโมลาร์ของออกซิเจนหนึ่งอะตอมประมาณ 16 กรัม/โมล (ถ้าจำเป็น เราสามารถหาค่าที่เที่ยงตรงมากกว่านี้ได้)
- อะตอมออกซิเจน 2 อะตอม x 16 กรัม/โมล ต่ออะตอม = 32 กรัม/โมล
- มาที่สารตั้งต้นอีกตัว กลูโคส ( ) มีมวลโมลาร์ (C 6 อะตอม x C 12 กรัม /โมล) + (12 H 12 อะตอม x H 1 กรัม /โมล) + (O 6 อะตอม x O 16 กรัม /โมล) = 180 กรัม/โมล
- กลับไปอ่านวิธีการ หามวลโมลาร์ เพื่อทบทวนวิธีการหามวลโมลาร์อยางละเอียดมากกว่านี้
-
แปลงปริมาณของสารตั้งต้นแต่ละตัวจากกรัมให้เป็นโมล. ในการทดลองจริงเราจะรู้มวลของสารตั้งต้นแต่ละตัวที่ใช้อยู่ในหน่วยกรัม หารค่ามวลนี้ด้วยมวลโมลาร์ของสารประกอบเพื่อแปลงปริมาณให้เป็นโมล [3] X แหล่งข้อมูลอ้างอิง
- ตัวอย่างเช่น สมมติเราเริ่มต้นด้วยออกซิเจน 40 กรัมและกลูโคส 25 กรัม
- 40 กรัม/ (32 กรัม/โมล) = ออกซิเจน 1.25 โมล
- 25 กรัม/ (180 กรัม/โมล) = กลูโคสประมาณ 0.139 โมล
-
หาอัตราส่วนโมลของสารตั้งต้น. โมลเป็นหน่วยที่ใช้ในวิชาเคมีเพื่อคำนวณโมเลกุลที่อิงกับมวล เราจะรู้ว่าเริ่มต้นด้วยจำนวนโมเลกุลเท่าไรจากการหาจำนวนโมลของทั้งออกซิเจนและกลูโคส หารจำนวนโมลของสารตั้งต้นตัวหนึ่งด้วยจำนวนโมลของสารตั้งต้นอีกตัวหนึ่งเพื่อหาอัตราส่วนระหว่างสารตั้งต้นทั้งสอง [4] X แหล่งข้อมูลอ้างอิง
- ในตัวอย่างนี้เราเริ่มต้นด้วยออกซิเจน 1.25 โมลและกลูโคส 0.139 โมล ฉะนั้นอัตราส่วนของโมเลกุลออกซิเจนต่อโมเลกุลกลูโคสคือ 1.25 / 0.139 = 9.0 อัตราส่วนนี้หมายความว่าเรามีโมเลกุลออกซิเจนมากเป็น 9 เท่าของกลูโคส
-
หาอัตราส่วนที่เหมาะสมสำหรับปฏิกิริยา. ดูสมการที่ดุลแล้วในปฏิกิริยา สัมประสิทธิ์หน้าโมเลกุลแต่ละตัวบอกอัตราส่วนที่เราต้องใช้เพื่อทำให้ปฏิกิริยาเกิดขึ้น ถ้าใช้อัตราส่วนที่ให้ไว้ตามสูตรเลย สารตั้งต้นทั้งสองก็จะถูกใช้เท่ากัน [5] X แหล่งข้อมูลอ้างอิง
- ในปฏิกิริยานี้สารตั้งต้นที่ให้มาคือ สัมประสิทธิ์บอกว่าเราต้องใช้โมเลกุลออกซิเจน 6 ตัวต่อโมเลกุลกลูโคส 1 ตัว อัตราส่วนที่เหมาะสมสำหรับปฏิกิริยานี้คือ ออกซิเจน 6 ตัว/ กลูโคส 1 ตัว = 6.0
-
เปรียบเทียบอัตราส่วนเพื่อหาสารที่กำหนดปริมาณ. ในปฏิกิริยาเคมีส่วนใหญ่หนึ่งในสารตั้งต้นจะถูกใช้หมดก่อนอีกสารตั้งต้นหนึ่ง สารตั้งต้นที่ใช้หมดก่อนเรียกว่าสารที่กำหนดปริมาณ สารที่กำหนดปริมาณนี้เป็นตัวกำหนดว่าปฏิกิริยาเคมีเกิดขึ้นนานเท่าไรและผลผลิตตามทฤษฎีที่เราคาดว่าจะได้รับ นำอัตราส่วนที่เราคำนวณได้มาเปรียบเทียบกันเพื่อหาสารกำหนดปริมาณ [6] X แหล่งข้อมูลอ้างอิง
- ในตัวอย่างนี้เราเริ่มต้นด้วยออกซิเจนที่มากเป็น 9 เท่าของกลูโคส เมื่อวัดด้วยจำนวนโมล สูตรบอกเราว่าอัตราส่วนที่เหมาะสมคือออกซิเจนมากเป็น 6 เท่าของกลูโคส จะเห็นว่าเรามีออกซิเจนมากกว่าที่ต้องการ ฉะนั้นกลูโคสที่เป็นสารอีกตัวในกรณีนี้เป็นสารที่กำหนดปริมาณ
โฆษณา
-
ตรวจสอบสมการเพื่อหาผลิตภัณฑ์ที่ต้องการ. ข้างขวาของสมการเคมีแสดงให้เห็นผลิตภัณฑ์ที่สร้างจากปฏิกิริยา ถ้าปฏิกิริยาสมดุล สัมประสิทธิ์ของผลิตภัณฑ์แต่ละตัวบอกปริมาณที่คาดว่าจะได้ในอัตราส่วนโมเลกุล ผลิตภัณฑ์แต่ละผลิตภัณฑ์มีผลผลิตตามทฤษฎี หมายถึงปริมาณผลิตภัณฑ์ที่เราคาดว่าจะได้รับ หากปฏิกิริยามีประสิทธิภาพอย่างสมบูรณ์ [7] X แหล่งข้อมูลอ้างอิง
- มาต่อกันที่ตัวอย่างข้างต้น เรากำลังวิเคราะห์ปฏิกิริยา → ผลิตภัณฑ์ที่แสดงอยู่ที่ข้างขวาคือคาร์บอนไดออกไซด์และน้ำ
- เราสามารถเริ่มด้วยผลิตภัณฑ์แต่ละตัวเพื่อคำนวณผลผลิตตามทฤษฎี ในบางกรณีเราอาจคำนวณแค่ผลิตภัณฑ์ตัวหนึ่งหรืออีกตัวหนึ่งเท่านั้น ถ้าเป็นเช่นนั้น นั่นคือผลิตภัณฑ์ที่เราเริ่มต้นด้วย
-
เขียนจำนวนโมลของสารที่กำหนดปริมาณ. เราต้องนำจำนวนโมลของสารตั้งต้นมาเปรียบเทียบกับจำนวนโมลของผลิตภัณฑ์เสมอ ถ้าลองนำมวลของสารแต่ละตัวมาเปรียบเทียบกัน เราจะไม่ได้ผลลัพธ์ที่ถูกต้อง [8] X แหล่งข้อมูลอ้างอิง
- ในตัวอย่างที่ยกมากลูโคสเป็นสารที่กำหนดปริมาณ ผลการคำนวณมวลโมลาร์พบว่ากลูโคส 25 กรัมเท่ากับ 0.139 โมล
-
นำโมเลกุลของผลิตภัณฑ์มาเปรียบเทียบกับโมเลกุลของสารตั้งต้น. กลับมาที่สมการที่ดุลแล้ว หารจำนวนโมเลกุลของผลิตภัณฑ์ที่ต้องการด้วยจำนวนโมเลกุลของสารที่กำหนดปริมาณ
- สมการที่ดุลแล้วสำหรับตัวอย่างนี้คือ → . สมการนี้บอกว่าจะได้ผลิตภัณฑ์ที่ต้องการเป็นโมเลกุลของคาร์บอนไดออกไซด์ ( ) 6 โมเลกุลต่อโมเลกุลกลูโคส ( ) 1 โมเลกุล
- อัตราส่วนของคาร์บอนไดออกไซด์ต่อกลูโคสคือ 6/1 = 6 กล่าวให้ชัดเจนคือปฏิกิริยานี้สามารถผลิตโมเลกุลคาร์บอนไดออกไซด์ 6 โมเลกุลจากโมเลกุลกลูโคสหนึ่งโมเลกุล
-
นำปริมาณในหน่วยโมลของสารที่กำหนดปริมาณมาคูณกับอัตราส่วน. คำตอบที่ได้คือผลผลิตตามทฤษฎีในหน่วยโมลของผลิตภัณฑ์ที่ต้องการ
- ในตัวอย่างนี้กลูโคส 25 กรัมเท่ากับ 0.139 โมล อัตราส่วนของคาร์บอนไดออกไซด์ต่อกลูโคสคือ 6:1 คาดว่าจะสร้างคาร์บอนไดออกไซด์โดยมีจำนวนโมลมากเป็นหกเท่าของกลูโคส
- ผลผลิตตามทฤษฎีของคาร์บอนไดออกไซด์คือ(กลูโคส 0.139 โมล) x (คาร์บอนไดออกไซด์ 6 โมล / กลูโคสหนึ่งโมล) = 0.834 โมล
-
แปลงผลลัพธ์เป็นกรัม. นี้เป็นการทำตรงกันข้ามกับขั้นตอนการคำนวณจำนวนโมลหรือสารตั้งต้นก่อนหน้านี้ เมื่อรู้จำนวนโมลที่เราคาดว่าจะได้รับ เราจะคูณด้วยมวลโมลาร์ของผลิตภัณฑ์เพื่อหาผลผลิตตามทฤษฎีในหน่วยกรัม [9] X แหล่งข้อมูลอ้างอิง
- ในตัวอย่างนี้มวลโมลาร์ของ CO 2 ประมาณ 44 กรัม/โมล (มวลโมลาร์ของคาร์บอนคือ ~12 กรัม/โมลและมวลโมลาร์ของออกซิเจนคือ ~16 กรัม/โมล ฉะนั้น 12 + 16 + 16 = 44)
- CO 2 0.834 โมล x CO 2 44 กรัม/โมล = ~36.7 กรัม ผลผลิตตามทฤษฎีของการทดลองคือ CO 2 36.7 กรัม
-
คำนวณผลิตภัณฑ์อีกผลิตภัณฑ์ด้วย หากต้องการ. ในการทดลองมากมายเราอาจคำนวณผลผลิตตามทฤษฎีของผลิตภัณฑ์เดียว ถ้าต้องการหาผลผลิตตามทฤษฎีของทั้งสองผลิตภัณฑ์ แค่ทำซ้ำขั้นตอนเดิมเท่านั้น
- ในตัวอย่างนี้ผลิตภัณฑ์ที่สองคือน้ำหรือ ตามสมการที่ดุลแล้วคาดว่าโมเลกุลน้ำ 6 โมเลกุลมาจากโมเลกุลของกลูโคส 1 โมเลกุล นั่นก็คืออัตราส่วน 6:1 ฉะนั้นการเริ่มต้นด้วยกลูโคส 0.139 โมลก็จะส่งผลให้เกิดน้ำ 0.834 โมล
- นำมวลโมลาร์ของน้ำมาคูณจำนวนโมลของน้ำ มวลโมลาร์คือ 2 + 16 = 18 กรัม/โมล เมื่อคูณด้วยผลิตภัณฑ์ ผลลัพธ์ที่ได้คือ H 2 O 0.834 โมล x H 2 O 18 กรัม/โมล = ~15 กรัม ผลผลิตตามทฤษฎีของน้ำสำหรับการทดลองนี้คือ 15 กรัม
โฆษณา
ข้อมูลอ้างอิง
- ↑ http://www.chemteam.info/Equations/Balance-Equation.html
- ↑ https://www.boundless.com/chemistry/textbooks/boundless-chemistry-textbook/mass-relationships-and-chemical-equations-3/molar-mass-41/molar-mass-of-compounds-223-7524/
- ↑ http://www.chemteam.info/Stoichiometry/Limiting-Reagent.html
- ↑ http://www.chemteam.info/Equations/Balance-Equation.html
- ↑ http://www.chemteam.info/Equations/Balance-Equation.html
- ↑ https://www.khanacademy.org/science/chemistry/chemical-reactions-stoichiome/limiting-reagent-stoichiometry/a/limiting-reagents-and-percent-yield
- ↑ http://www.chemteam.info/Equations/Balance-Equation.html
- ↑ http://www.chemteam.info/Equations/Balance-Equation.html
- ↑ https://www.boundless.com/chemistry/textbooks/boundless-chemistry-textbook/mass-relationships-and-chemical-equations-3/molar-mass-41/molar-mass-of-compounds-223-7524/
เกี่ยวกับวิกิฮาวนี้
มีการเข้าถึงหน้านี้ 2,809 ครั้ง
โฆษณา
