Что такое теоретический выход?
Теоретический выход — это максимальное количество продукта, которое может дать химическая реакция при условии, что она проходит до конца без каких-либо потерь. Это значение полностью определяется лимитирующим реагентом — тем веществом, которое расходуется первым, — и уравнением реакции, уравненным по коэффициентам. Калькулятор переводит массу лимитирующего реагента в моли, применяет стехиометрическое мольное соотношение из уравнения реакции, а затем пересчитывает результат обратно в граммы продукта.
Как пользоваться калькулятором
Введите массу лимитирующего реагента в граммах и его молярную массу в г/моль. Затем укажите коэффициенты продукта и лимитирующего реагента ровно в том виде, в каком они стоят в уравненной реакции, а также молярную массу продукта. Калькулятор покажет теоретический выход в граммах вместе с промежуточными значениями в молях, чтобы вы могли проверить ход расчёта.
Разбор формулы
Сначала находим количество молей лимитирующего реагента: \(\text{моли} = \dfrac{\text{масса}}{\text{молярная масса}}\). Далее определяем стехиометрическое соотношение \(= \dfrac{c_{\text{прод}}}{c_{\text{лим}}}\). Умножив моли реагента на это соотношение, получаем моли продукта, а умножив их на молярную массу продукта — теоретический выход в граммах:
$$\text{Выход} = \dfrac{m}{M} \times \dfrac{c_{\text{прод}}}{c_{\text{лим}}} \times M_{\text{прод}}$$
Пример расчёта
При сжигании 16 г метана (CH₄, молярная масса 16,04 г/моль) в реакции \(\text{CH}_4 + 2\text{O}_2 \rightarrow \text{CO}_2 + 2\text{H}_2\text{O}\) образуется CO₂ (молярная масса 44,01 г/моль). Количество молей CH₄ $$= \frac{16}{16{,}04} \approx 0{,}9975.$$ Соотношение CO₂:CH₄ равно 1:1, поэтому молей CO₂ \(\approx 0{,}9975\), а выход $$\approx 0{,}9975 \times 44{,}01 \approx 43{,}9 \text{ г CO}_2.$$
Частые вопросы
Что такое лимитирующий реагент? Это реагент, который расходуется первым и тем самым ограничивает количество образующегося продукта. Теоретический выход всегда рассчитывают именно по лимитирующему реагенту.
Чем теоретический выход отличается от практического? Практический выход — это то, что вы реально получаете в лаборатории, и он обычно ниже из-за побочных реакций и потерь. Процентный выход \(= \dfrac{\text{практический}}{\text{теоретический}} \times 100\).
Что если коэффициент продукта больше? Соотношение больше 1 означает, что на каждый моль лимитирующего реагента образуется больше молей продукта, поэтому выход пропорционально возрастает.
