Pelajari cara menghitung hasil teoretis

Hasil teoritis dari reaksi kimia adalah jumlah maksimum produk yang dapat diperoleh dengan reaksi tersebut dari jumlah reaktan yang diketahui, dengan asumsi bahwa reaksi berlanjut sampai reaktan pembatas benar-benar habis. Disebut hasil teoretis karena dalam praktiknya jumlah produk yang diprediksi oleh hasil ini tidak pernah diperoleh, kuantitas yang lebih kecil selalu diperoleh. Hal ini disebabkan oleh berbagai alasan, antara lain:

• Kesalahan eksperimental dalam penentuan massa dan volume.
• Adanya pengotor dalam reagen.
• Reaksi sampingan yang mungkin terjadi.
• Pembentukan kesetimbangan kimia.
• Menghentikan reaksi sebelum waktunya (yang sangat bermasalah saat berhadapan dengan reaksi lambat).

Dalam perhitungan rendemen teoritis diasumsikan bahwa reaksi bersifat ireversibel, sehingga tidak mencapai keadaan setimbang. Selanjutnya, diasumsikan bahwa reagen yang terlibat hanya bereaksi melalui reaksi yang dimaksud, dan tidak ada reaksi paralel lain yang dapat mengurangi ketersediaan reagen.

Perhitungan hasil teoretis adalah salah satu keterampilan dasar setiap siswa kimia dan juga merupakan salah satu prosedur perhitungan stoikiometri yang paling sering Anda temui selama studi Anda.

Pereaksi pembatas

Konsep reagen pembatas merupakan inti dari perhitungan hasil teoretis. Ini didefinisikan sebagai reaktan yang ditemukan dalam proporsi terkecil, oleh karena itu yang pertama dikonsumsi selama reaksi kimia.

Karena reaksi kimia tidak dapat terjadi jika salah satu reaktannya tidak ada, maka pada saat reaktan pembatas habis, reaksi berhenti. Ini berarti semua produk tidak lagi diproduksi dan semua reaktan lainnya tidak lagi dikonsumsi. Untuk alasan ini, pereaksi pembatas menentukan seberapa jauh suatu reaksi dapat berlangsung; itu yang membatasi jumlah produk yang dapat diproduksi dan reaktan yang dapat dikonsumsi, dan karenanya namanya.

contoh sehari-hari reagen pembatas

Untuk lebih memahami konsep pereaksi pembatas, mari kita perhatikan pembuatan kue. Persiapan ini dapat dianggap sebagai reaksi kimia di mana bahannya adalah reaktan dan kue adalah satu-satunya produk.

Persiapan kue membutuhkan jumlah bahan tertentu, dengan cara yang sama seperti reaksi kimia membutuhkan jumlah molekul tertentu dari setiap reaktan. Bayangkan resep kue yang sangat sederhana membutuhkan 2 cangkir tepung, 5 butir telur, dan 1 cangkir gula. Ini dapat ditulis sebagai:

Sekarang mari kita tanyakan pada diri kita pertanyaan berikut: berapa banyak kue yang bisa kita siapkan jika, ketika kita membuka lemari es, kita menemukan ada 30 butir telur, 10 cangkir tepung, dan 8 cangkir gula?

Kita dapat menyimpulkan ini dengan menentukan secara terpisah jumlah kue yang dapat kita siapkan dengan masing-masing bahan:

• Dengan 30 telur kita bisa membuat 6 kue, karena setiap kue membutuhkan 5 telur.
• Dengan 10 cangkir tepung kita bisa menyiapkan 5 kue.
• 8 cangkir gula cukup untuk 8 kue

Sekarang kita bertanya pada diri sendiri, berapa banyak kue yang bisa kita buat, 5, 6 atau 8? Jawabannya tentu saja 5. Alasannya adalah dengan jumlah tepung yang kita miliki kita tidak bisa membuat lebih dari 5 kue. Semua bahan lainnya cukup untuk lebih banyak lagi, tetapi setelah kue kelima dibuat, tidak akan ada lagi tepung untuk membuat kue lainnya dan tidak peduli berapa banyak tambahan gula atau telur yang kita miliki, karena tanpa bahan itu kita akan tidak dapat mengikuti resep.

Dalam hal ini, tepung adalah bahan pembatas (dipahami sebagai pereaksi pembatas), karena membatasi jumlah maksimum kue yang dapat diproduksi menjadi 5.

Ngomong-ngomong, 5 kue yang bisa dibuat dari bahan-bahan yang kami miliki ini akan mewakili hasil teoretis. Dengan kata lain, secara teori kita dapat membuat 5 kue, tetapi jika kita memecahkan telur dalam prosesnya, menumpahkan gula, atau membakar salah satu kue, jumlah kue yang sebenarnya dapat kita hasilkan akan berkurang.

Prosedur untuk menghitung hasil teoritis

Untuk menghitung rendemen teoritis, harus dimulai dari jumlah pereaksi pembatas karena seperti yang dijelaskan di atas, ketika selesai terlebih dahulu, pereaksi ini membatasi jumlah produk yang dapat diproduksi dan pereaksi lain yang dapat dikonsumsi.

Di bawah ini adalah cara praktis dan cepat untuk menentukan reaktan pembatas dan reaktan berlebih.

Penentuan pereaksi pembatas

Ada beberapa cara untuk mengidentifikasi reaktan pembatas. Salah satu caranya adalah seperti yang kita lakukan pada contoh pai: dengan menentukan jumlah produk yang dapat kita peroleh dari setiap jumlah reaktan, lalu memilih reaktan yang menghasilkan jumlah paling sedikit. Namun, ada cara lain yang lebih praktis dan mekanis untuk melakukannya.

Menurut definisi, reaktan pembatas adalah reaktan yang memiliki proporsi stoikiometri terendah. Ini berarti bahwa yang harus kita lakukan untuk mengidentifikasi reaktan pembatas adalah menentukan rasio stoikiometri di mana semua reaktan berada dan kemudian memilih yang terkecil.

Menentukan rasio stoikiometri semudah menghitung jumlah mol masing-masing reaktan dan membaginya dengan koefisien stoikiometri dari reaksi seimbang.

Contoh

Misalkan 20g besi direaksikan dengan 20g gas oksigen menghasilkan besi oksida (Fe ₂ O ₃ ). Tentukan reaktan pembatas dari reaksi tersebut. Massa molar besi adalah 56g/mol, gas oksigen 32g/mol, dan oksida besi 160g/mol.

Langkah pertama adalah menulis persamaan kimia seimbang, yang dalam hal ini adalah:

Sekarang, kami menghitung jumlah mol dari massa, dan kemudian rasio stoikiometri. Ini dapat diatur dalam tabel untuk mempermudah proses, terutama bila terdapat banyak reagen:

Seperti dapat dilihat, reaktan yang dalam proporsi yang lebih kecil dalam hal ini adalah besi, sehingga merupakan reaktan pembatas.

Perhitungan hasil teoritis

Setelah kita mengetahui apa reaktan pembatasnya, kita dapat menggunakannya untuk melakukan semua perhitungan stoikiometri lainnya. Ini termasuk menghitung jumlah reaktan berlebih yang benar-benar dapat dikonsumsi, sehingga menentukan berapa banyak reaktan yang tersisa berlebih (tidak bereaksi), dan, tentu saja, menghitung jumlah produk yang akan dikonsumsi. hasil teoretis.

Semua perhitungan ini dilakukan dengan menggunakan hubungan stoikiometri yang berbeda yang dapat dibangun antara pereaksi pembatas dan masing-masing zat lain yang terlibat dalam reaksi.

Perlu dicatat bahwa jika suatu reaksi menghasilkan lebih dari satu produk, maka akan ada hasil untuk setiap produk, tetapi tidak untuk semua produk secara keseluruhan.

Contoh

Melanjutkan contoh sebelumnya, sekarang kita ingin menghitung berapa banyak (dalam gram) besi oksida yang dapat dihasilkan dari 20g besi dan 20g gas oksigen.

Yang ditanyakan adalah menentukan jumlah produk yang dapat dihasilkan dengan jumlah reaktan, jadi yang ingin Anda hitung adalah hasil teoretis dari reaksi tersebut. Pada contoh sebelumnya kita menentukan bahwa pereaksi pembatas dalam hal ini adalah besi, sehingga jumlah oksida besi akan ditentukan darinya. Ini berarti perhitungan dimulai dengan jumlah besi dan diakhiri dengan jumlah oksida besi, seperti yang ditunjukkan di bawah ini:

Referensi

• Brown, T. (2021). Kimia: Sains Pusat (edisi ke-11). London, Inggris: Pearson Education.
• Chang, R., Manzo, Á. R., Lopez, PS, & Herranz, ZR (2020). Kimia (edisi ke-10). Kota New York, NY: MCGRAW-HILL.
• Bunga, P., Theopold, K., Langley, R., & Robinson, WR (2019c, 14 Februari). 4.4 Hasil Reaksi – Kimia 2e | OpenStax . Diambil dari https://openstax.org/books/chemistry-2e/pages/4-4-reaction-yields
• Stoikiometri reaksi kimia. (2020, 29 Oktober). Diakses pada 7 Agustus dari https://espanol.libretexts.org/@go/page/1816
• Hasil reaksi . (2020, 30 Oktober). Diakses pada 7 Agustus 2021 dari https://espanol.libretexts.org/@go/page/1822