Teoreetiline saagis on keemias kasutatav termin, mis kirjeldab toote maksimaalset kogust, mida keemiline reaktsioon võib eeldatavasti tekitada. Peate alustama tasakaalustatud keemilise võrrandiga ja määratlema piirava reagendi. Kui mõõdate kasutatava reagendi kogust, saate arvutada toote koguse. See on võrrandi teoreetiline saagis. Tõelise katse puhul kaotate tõenäoliselt osa eksperimendi enda ebatõhususe tõttu.
1
Alustage tasakaalustatud keemilise võrrandiga. Keemiline võrrand on nagu retsept. See näitab reagendid (vasakul), mis reageerivad toodete moodustamiseks (paremal küljel). Õigesti tasakaalustatud võrrand näitab sama arvu aatomeid, mis lähevad võrrandisse reagentidena, kui saaduste kujul. Näiteks kaaluge lihtsat võrrandit H2+O2{displaystyle H_{2}+O_{2} } → H2O{displaystyle H_{2}O}. Nii vasakul kui ka paremal on kaks vesinikuaatomit. Kuid reagendina siseneb kaks hapnikuaatomit ja parempoolses tootes on ainult üks aatom. Tasakaalustamiseks kahekordistage toode, et saada H2+O2{displaystyle H_{2}+O_{2}} ↠‘ 2H2O{displaystyle 2H_{2}O}. Kontrollige tasakaalu. See muutus on parandanud hapnikku, mille mõlemal küljel on nüüd kaks aatomit. Kuid nüüd on vasakul kaks vesinikuaatomit ja paremal neli vesinikuaatomit. Kahekordistage reagendis sisalduvat vesinikku. See kohandab võrrandiks 2H2+O2{displaystyle 2H_{2}+O_{2}} → 2H2O{displaystyle 2H_{2}O}. Sellel muutusel on nüüd mõlemal küljel 4 vesinikuaatomit ja kaks hapnikuaatomit. Võrrand on tasakaalus. Keerulisema näitena võivad hapnik ja glükoos reageerida süsinikdioksiidiks ja veeks: 6O2+C6H12O6{displaystyle 6O_{2}+C_{6}H_{12}O_{6}} → 6CO2+6H2O{displaystyle 6CO_{2}+6H_{2}O} Selles võrrandis on mõlemal poolel täpselt 6 süsinikuaatomit (C), 12 vesiniku (H) aatomit ja 18 hapniku (O) aatomit. Võrrand on tasakaalustatud. Lugege seda juhendit, kui soovite tasakaalustamise keemilisi võrrandeid põhjalikumalt üle vaadata.
2
Arvutage iga reagendi molaarmass. Kasutades perioodilisustabelit või mõnda muud viidet, otsige iga ühendi iga aatomi molaarmassi. Lisage need kokku, et leida iga reagendi ühendi molaarmass. Tehke seda ühendi ühe molekuli jaoks. Mõelge uuesti hapniku ja glükoosi süsinikdioksiidiks ja veeks muundamise võrrandile: 6O2+C6H12O6{displaystyle 6O_{2}+C_{6}H_{12}O_{6}} → 6CO2+6H2O{displaystyle 6CO_{ 2}+6H_{2}O}Selle näite puhul sisaldab üks hapnikumolekul (O2{displaystyle O_{2}}) kahte hapnikuaatomit. Ühe hapnikuaatomi molaarmass on umbes 16 g/mol. Vajadusel leiate täpsemad väärtused.)2 hapnikuaatomit x 16 g/mol aatomi kohta = 32 g/mol O2{displaystyle O_{2}}.Teine reagent glükoos (C6H12O6{displaystyle C_{6 }H_{12}O_{6}}) molaarmass on (6 aatomit C x 12 g C/mol) + (12 aatomit H x 1 g H/mol) + (6 aatomit O x 16 g O/mol) ) = 180 g/mol.Selle sammu üksikasjalikumaks ülevaatamiseks võite vaadata Calculate Molar Mass.
3
Teisendage iga reagendi kogus grammidest moolideks. Tegeliku katse jaoks saate teada iga kasutatava reagendi massi grammides. Jagage see väärtus selle ühendi molaarmassiga, et teisendada kogus moolideks. Oletagem näiteks, et alustate 40 grammi hapnikuga ja 25 grammi glükoosiga.40 g O2{displaystyle O_{2}} / (32 g/mol) = 1.25 mooli hapnikku.25g C6H12O6{displaystyle C_{6}H_{12}O_{6}} / (180 g/mol) = ligikaudu 0.139 mooli glükoosi.
4
Määrake reagentide molaarsuhe. Mool on keemias kasutatav tööriist molekulide loendamiseks nende massi alusel. Määrates nii hapniku kui ka glükoosi moolide arvu, saate teada, kui paljude molekulidega te alustate. Nende kahe suhte leidmiseks jagage ühe reagendi moolide arv teise moolide arvuga. Selles näites alustate 1,25 moolist hapnikust ja 0,139 moolist glükoosist. Seega on hapniku ja glükoosi molekulide suhe 1,25 / 0,139 = 9,0. See suhe tähendab, et teil on 9 korda rohkem hapniku molekule kui glükoosi.
5
Leidke reaktsiooni jaoks ideaalne suhe. Vaadake reaktsiooni tasakaalustatud võrrandit. Iga molekuli ees olevad koefitsiendid näitavad teile reaktsiooni toimumiseks vajalike molekulide suhet. Kui kasutate täpselt valemiga antud suhet, tuleks mõlemat reagenti kasutada võrdselt. Selle reaktsiooni jaoks on reagendid antud kujul 6O2+C6H12O6{displaystyle 6O_{2}+C_{6}H_{12}O_{6 }}. Koefitsiendid näitavad, et iga 1 glükoosimolekuli kohta on vaja 6 hapnikumolekuli. Ideaalne suhe selle reaktsiooni jaoks on 6 hapnikku / 1 glükoos = 6,0.
6
Piirava reagendi leidmiseks võrrelge suhteid. Enamikus keemilistes reaktsioonides kulub üks reagentidest ära enne teisi. Seda, mis esimesena ära harjub, nimetatakse piiravaks reagendiks. See piirav reagent määrab, kui kaua keemiline reaktsioon võib toimuda ja teoreetilise saagise, mida võite oodata. Võrrelge kahte suhet, mille arvutasite piirava reagendi tuvastamiseks: selles näites alustate 9 korda suurema hapnikusisaldusega kui glükoos, mõõdetuna moolide arvu järgi. Valem ütleb teile, et teie ideaalne suhe on 6 korda rohkem hapnikku kui glükoos. Seetõttu on teil rohkem hapnikku kui vaja. Seega on teine reagent, antud juhul glükoos, piirav reagent.
7
Soovitud toote leidmiseks vaadake reaktsioon üle. Keemilise võrrandi parem pool näitab reaktsiooni käigus tekkivaid tooteid. Iga toote koefitsiendid, kui reaktsioon on tasakaalustatud, näitavad molekulaarsuhetes oodatavat kogust. Igal tootel on teoreetiline saagis, mis tähendab toote kogust, mida võiksite saada, kui reaktsioon on täiesti tõhus. Jätkates ülaltoodud näidet, analüüsite reaktsiooni 6O2+C6H12O6{displaystyle 6O_{2}+C_{6}H_ {12}O_{6}} → 6CO2+6H2O{displaystyle 6CO_{2}+6H_{2}O}. Kaks paremal näidatud toodet on süsinikdioksiid ja vesi. Teoreetilise saagise arvutamiseks võite alustada kummastki tootest. Mõnel juhul võite olla mures ainult ühe või teise toote pärast. Kui jah, siis alustaksite sellest.
8
Kirjutage üles oma piirava reagendi moolide arv. Peate alati võrdlema reagendi ja toote moolidega. Kui proovite võrrelda kummagi massi, ei saavuta te õigeid tulemusi. Ülaltoodud näites on piiravaks reagendiks glükoos. Molaarmassi arvutused näitasid, et algne 25 g glükoosi võrdub 0,139 mooliga glükoosiga.
9
Võrrelge molekulide suhet tootes ja reagendis. Pöörduge tagasi tasakaalustatud võrrandi juurde. Jagage soovitud toote molekulide arv piirava reagendi molekulide arvuga. Selle näite tasakaalustatud võrrand on 6O2+C6H12O6{displaystyle 6O_{2}+C_{6}H_{12}O_{6}} → 6CO2+6H2O{displaystyle 6CO_{2}+6H_{2}O}. See võrrand ütleb teile, et eeldate 6 molekuli soovitud produkti, süsinikdioksiidi (CO2{displaystyle CO_{2}}), võrreldes 1 molekuliga glükoosiga (C6H12O6{displaystyle C_{6}H_{12}O_{6 }}).Süsinikdioksiidi ja glükoosi suhe on 6/1 = 6. Teisisõnu, see reaktsioon võib ühest glükoosi molekulist toota 6 molekuli süsinikdioksiidi.
10
Korrutage suhe reagendi piirava kogusega moolides. Vastus on soovitud toote teoreetiline saagis moolides. Selles näites võrdub 25 g glükoosi 0,139 mooli glükoosiga. Süsinikdioksiidi ja glükoosi suhe on 6:1. Alguses loodate tekitada kuus korda rohkem moole süsinikdioksiidi kui teil on glükoosi. Süsinikdioksiidi teoreetiline saagis on (0,139 mooli glükoosi) x (6 mooli süsinikdioksiidi / mooli glükoosi) = 0,834 mooli süsinikdioksiidi.
11
Teisendage tulemus grammidesse. See on vastupidine moolide või reagendi arvu arvutamise eelmisele etapile. Kui teate eeldatavate moolide arvu, korrutate teoreetilise saagise grammides leidmiseks toote molaarmassiga. Selles näites on CO2 molaarmass umbes 44 g/mol. (Süsiniku molaarmass on ~12 g/mol ja hapniku oma ~16 g/mol, seega on kogusumma 12 + 16 + 16 = 44.) Korrutage 0,834 mol CO2 x 44 g/mol CO2 = ~36,7 grammi. Katse teoreetiline saagis on 36,7 grammi CO2.
12
Soovi korral korrake arvutust ka teise toote jaoks. Paljude katsete puhul võite olla mures ainult ühe toote saagikuse pärast. Kui soovite leida mõlema toote teoreetilise saagise, korrake protsessi. Selles näites on teiseks tooteks vesi, H2O{displaystyle H_{2}O}. Tasakaalustatud võrrandi kohaselt eeldate, et ühest glükoosi molekulist tuleb 6 molekuli vett. See on suhe 6:1. Seega, alustades 0,139 moolist glükoosist, peaks tulemuseks olema 0,834 mooli vett. Korrutage veemoolide arv vee molaarmassiga. Molaarmass on 2 + 16 = 18 g/mol. Korrutades tootega, saadakse 0,834 mooli H2O x 18 g/mol H2O = ~15 grammi. Selle katse teoreetiline vee saagis on 15 grammi.