Konu anlatımı
Bir tarifte yazan miktarda kek yapmak her zaman mümkün olmaz; hamurun bir kısmı kapta kalır. Kimyasal tepkimelerde de denklemin öngördüğü ürün miktarına çoğu zaman ulaşılamaz. Bu alt başlıkta kuramsal ve gerçek verimi, yüzde verimi ve verimle ilgili hesap türlerini göreceksin.
Kuramsal ve gerçek verim
Denkleştirilmiş denklemden, sınırlayıcı bileşenin tamamen tepkimeye girdiği varsayılarak hesaplanan ürün miktarına kuramsal verim denir. Deneyde gerçekten elde edilen ürün miktarına gerçek verim denir. Yüzde verim, gerçek verimin kuramsal verime oranının 100 ile çarpılmasıyla bulunur: yüzde verim = gerçek verim / kuramsal verim · 100. Gerçek ve kuramsal verim aynı birimle (gram ya da mol) yazılmalıdır.
Verim neden düşük olur?
Gerçek verim genellikle kuramsal verimden azdır. Bunun nedenleri arasında tepkimenin tam olarak gerçekleşmemesi, tepkimeye girenlerin bir kısmının istenmeyen yan ürünlere dönüşmesi, ürünün süzme, aktarma ve kurutma sırasında kaybolması ve kullanılan maddelerin saf olmaması sayılabilir. Sanayide verimi artırmak hem ham madde hem enerji tasarrufu sağladığı için büyük önem taşır.
Verimli hesap türleri
Verim sorularında üç tür hesap yapılır. Gerçek ürün miktarı verildiyse kuramsal verim hesaplanır ve yüzde verim bulunur. Yüzde verim verildiyse önce kuramsal ürün hesaplanır, sonra verim oranıyla çarpılarak gerçek ürün bulunur. Belirli miktarda ürün elde etmek için gereken madde soruluyorsa önce gerçek ürün verime bölünerek kuramsal ürüne geçilir, sonra denklemle gereken madde hesaplanır.
Çözümlü örnekler
Örnek 1. 49 g potasyum klorat 2KClO₃ → 2KCl + 3O₂ tepkimesine göre ısıtılıyor ve 14,4 g oksijen elde ediliyor. Tepkimenin yüzde verimi kaçtır? (O: 16, Cl: 35,5, K: 39)
Çözüm. Potasyum kloratın mol kütlesi 122,5 g/mol'dür; 49 g, 0,4 mol eder. Denkleme göre 0,4 mol klorattan 0,4 · 3/2 = 0,6 mol oksijen oluşmalıdır; kuramsal verim 0,6 · 32 = 19,2 g'dır. Gerçek verim 14,4 g olduğu için yüzde verim 14,4 / 19,2 · 100 = %75'tir.
Örnek 2. 0,3 mol azot yeterli hidrojenle N₂ + 3H₂ → 2NH₃ tepkimesine giriyor. Tepkime %80 verimle gerçekleşirse kaç gram amonyak elde edilir? (H: 1, N: 14)
Çözüm. Kuramsal olarak 0,3 mol azottan 0,6 mol amonyak oluşmalıdır; bu 0,6 · 17 = 10,2 g'dır. Verim %80 olduğu için gerçekte 10,2 · 80/100 = 8,16 g amonyak elde edilir. Yüzde verim, sınırlayıcı bileşene göre hesaplanan kuramsal miktara uygulanır.
Örnek 3. Karbon C + O₂ → CO₂ tepkimesine göre yakılıyor ve tepkime %60 verimle gerçekleşiyor. 13,2 g karbon dioksit elde etmek için kaç gram karbon yakılmalıdır? (C: 12, O: 16)
Çözüm. Elde edilmek istenen 13,2 g karbon dioksit 13,2 / 44 = 0,3 mol'dür; bu gerçek verimdir. Verim %60 olduğu için kuramsal verim 0,3 / 0,6 = 0,5 mol olmalıdır. Denkleme göre 0,5 mol karbon dioksit için 0,5 mol karbon gerekir; bu 0,5 · 12 = 6 g'dır.
Sık yapılan hatalar
- Yüzde verimi kuramsal verimin gerçek verime oranıyla hesaplamak.
- Verimli hesapta kuramsal ürünü sınırlayıcı yerine artan maddeden hesaplamak.
- Gereken madde sorusunda gerçek ürünü verime bölmek yerine verimle çarpmak.
- Yüzde verim = gerçek verim / kuramsal verim · 100.
- Kuramsal verim sınırlayıcı bileşenden hesaplanır.
- Gereken madde için: gerçek ürün / verim = kuramsal ürün.