آموزشی بازده درصدی

[-pariya-]

حال این مفهوم را در یک واکنش شیمیایی بررسی می‌کنیم. واکنش هیدروژن و کلر را در نظر بگیرید که به تولید هیدروژن کلرید ختم می‌شود:

$$\mathrm{H}_{2}(s)+\mathrm{Cl}_{2}(g) \longrightarrow 2 \mathrm{HCl}(g)$$

 

[-pariya-]

واکنش موازنه شده بالا نشان می‌دهد که هیدروژن و کلر با نسبت ۱ به ۱ با یکدیگر واکنش می‌دهند. اگر این واکنش‌دهنده‌ها، با مقادیر متفاوتی در یک واکنش حضور داشته باشند، یکی از آن‌ها به طور کامل به مصرف می‌رسد

 

[-pariya-]

و در نتیجه،‌ تولید فرآورده، محدود به مقدار این واکنش‌دهنده خواهد بود. این واکنش‌دهنده موسوم به «واکنش‌دهنده محدود‌کننده» (Limiting Reactant) است و واکنش دهنده دیگر، «واکنش‌دهنده اضافی» (Excess Reactant) نام دارد

 

[-pariya-]

مشخص کردن واکنش‌دهنده‌های محدود‌کننده و اضافی در یک واکنش، نیازمند محاسبه مقادیر مولی و مقایسه آن‌ها با مقادیر استوکیومتری در معادله موازنه شده است.

 

[-pariya-]

به طور مثال، فرض کنیم در واکنش بالا، ۳ مول $$H_2$$ و ۲ مول $$Cl_2$$ داشته باشیم. در نتیجه، نسبت هیدروژن به کلر به صورت نسبت ۳ به ۲ یا ۱/۵ به ۱، خواهد بود. این نسبت، بیشتر از نسبت ۱ به ۱ استوکیومتری است.

 

[-pariya-]

بنابراین، هیدروژن در این واکنش به صورت اضافی وجود دارد و کلر، محدود کننده واکنش خواهد بود. در این واکنش، تمامی ۲ مول کلر و همچنین، ۲ مول از ۳ مول هیدروژن به مصرف می‌رسند. در این شرایط، ۱ مول هیدروژن بدون واکنش باقی خواهد ماند.

 

[-pariya-]

روشی جایگزین برای تعیین واکنش‌دهنده محدود‌کننده، مقایسه مقدار فرآورده مورد انتظار در اثر واکنش کامل واکنش‌دهنده‌ها است. هر واکنش‌دهنده به طور جداگانه، بمنظور محاسبه مقدار فرآورده با نسبت‌های استوکیومتری مورد استفاده قرار می‌گیرد.

 

[-pariya-]

واکنش‌دهنده‌ای که مقدار کمتری از فرآورده را تولید کند، به عنوان واکنش‌دهنده محدود‌کننده شناخته می‌شود. در مثال قبل، واکنش کامل هیدروژن، طبق محاسبات زیر، مقدار ۶ مول هیدروژن کلرید بدست می‌دهد:

$$\text { mol HCl }=3 \text { mol } \mathrm{H}_{2} \times \frac{2 \mathrm{mol} \mathrm{HCl}}{1 \mathrm{mol} \mathrm{H}_{2}}=6 \mathrm{mol} \mathrm{HCl}$$

همچنین، واکنش کامل کلر، ۴ مول هیدروژن کلرید تولید می‌کند.

 

[-pariya-]

زمانی که ۴ مول هیدروژن کلرید تولید شود، به طور کامل،‌ تمامی مقادیر کلر به مصرف رسیده است. از آن‌جایی که مقادیر کافی هیدروژن برای تولید ۶ مول هیدروژن کلرید در دسترس بود، بنابراین، مقادیری اضافی از هیدروژن، بعد از مصرف کلر خواهیم داشت.

 

[-pariya-]

در نتیجه، در واکنش بالا، کلر به عنوان واکنش‌دهنده محدودکننده و هیدروژن به عنوان واکنش‌دهنده اضافی در نظر گرفته می‌شوند.