Теоријски учинак у ономе што се састоји и примјери



Тхе теоријске перформансе хемијске реакције је максимална количина која се може добити од производа уз претпоставку потпуне трансформације реактаната. Када за кинетичке, термодинамичке или експерименталне разлоге један од реактаната дјеломично реагира, резултирајући принос је мањи од теоретског.

Овај концепт омогућава да се упореде јаз између хемијских реакција написаних на папиру (хемијске једначине) и стварности. Неки могу изгледати врло једноставно, али експериментално сложено и са ниским приносима; док други могу бити обимни, али једноставни и високи учинци.

Све хемијске реакције и количине реагенса имају теоријски принос. Захваљујући томе, може се утврдити степен ефикасности процесних варијабли и успјеха; што је већи принос (и што је краће време), то су бољи услови одабрани за реакцију.

Тако, за дату реакцију можете изабрати распон температура, брзину агитације, време, итд., И извршити оптималне перформансе. Сврха таквих напора је приближавање теоретских перформанси стварном учинку.

Индек

  • 1 Који је теоријски принос?
  • 2 Примери
    • 2.1 Пример 1
    • 2.2 Пример 2
  • 3 Референце

Шта је теоретска изведба?

Теоријски принос је количина производа добијеног реакцијом уз претпоставку 100% конверзије; то јест, сви ограничавајући реагенси морају бити потрошени.

Затим, сва синтеза би идеално дала експерименталну или реалну перформансу једнаку 100%. Иако се то не дешава, постоје реакције са високим приносима (> 90%)

Изражава се у процентима, а да би се израчунао прво морате прибјећи кемијској једнаџби реакције. Из стехиометрије је одређено за одређену количину ограничавајућег реагенса колико производа потиче. Затим, када се то уради, количина добијеног производа (стварни принос) упоређује се са количином утврђене теоријске вредности:

Перформансе% = (стварна перформанса / теоретска изведба)% 100%

Овај% принос нам омогућава да проценимо колико је ефикасна реакција у одабраним условима. Њихове вредности драстично осцилирају у зависности од типа реакције. На пример, за неке реакције принос од 50% (половина теоретског приноса) може се сматрати успешном реакцијом.

Али које су јединице таквог учинка? Маса реагенса, тј. Количина грама или мола. Због тога, да би се одредила изведба реакције, морају се знати грами или моли који се теоретски могу добити.

Горе наведено се може објаснити једноставним примером.

Примери

Пример 1

Размотрите следећу хемијску реакцију:

А + Б => Ц

1гА + 3гБ => 4гЦ

Хемијска једначина има само стехиометријске коефицијенте 1 за врсте А, Б и Ц. Пошто су то хипотетичке врсте, њихове молекуларне или атомске масе су непознате, али је масовна пропорција у којој реагују при руци; то јест, за сваки грам А, 3 г Б реагују да дају 4 г Ц (конзервација масе).

Према томе, теоретски принос за ову реакцију је 4 г Ц када 1 г А реагује са 3г Б.

Који би био теоретски принос ако имате 9г А? Да бисте је израчунали, довољно је користити фактор конверзије који се односи на А и Ц:

(9г А) ∙ (4г Ц / лг А) = 36г Ц

Треба приметити да је сада теоријски принос 36 г Ц уместо 4 г Ц, пошто има више реагенса А.

Два метода: два приноса

За горњу реакцију постоје два метода за добијање Ц. Под претпоставком да оба почињу са 9г од А, сваки има свој прави учинак. Класична метода омогућава добијање 23 г Ц у периоду од 1 сата; док користите савремену методу можете добити 29 г Ц у пола сата.

Који је% приноса за сваку од метода? Знајући да је теоријски принос 36 г Ц, настављамо са применом опште формуле:

Перформансе% (класична метода) = (23г Ц / 36г Ц) 100%

63.8%

Перформансе% (модерна метода) = (29г Ц / 36г Ц)% 100%

80.5% \ т

Логично, модерна метода за стварање више грама Ц од 9 грама А (плус 27 грама Б) има принос од 80,5%, већи од приноса од 63,8% класичне методе..

Коју од ове две методе треба изабрати? На први поглед, савремена метода се чини више одрживом него класична метода; Међутим, економски аспекти и могући утицаји на животну средину сваког од њих долазе у обзир у одлуци.

Пример 2

Размотримо егзотермну и обећавајућу реакцију као извор енергије:

Х2 + О2 => Х2О

Имајте на уму да, као у претходном примеру, стехиометријски коефицијенти Х2 и О2 Имате 70 г Х2 помешано са 150 г О2, Који ће бити теоретски принос реакције? Колики је принос ако добијете 10 и 90 г Х2О?

Овде је неизвесно колико грама Х2 или О2 они реагују; према томе, овај пут мора да се одреди кртица сваке врсте:

Молес де Х2= (70 г) к (мол Х2/ 2г)

35 молес

Молес де О2= (150 г) мол (мол О2/ 32г)

4.69 молес

Ограничавајући реагенс је кисеоник, јер 1 мол Х2 реагује са 1 мол О2; и са 4.69 молова О2, тада ће реаговати 4.69 мола Х2. Такође, молови Х2Или ће бити формирано 4.69. Према томе, теоријски принос је 4.69 мола или 84.42 г Х2О (множење молова по молекулској маси воде).

Недостатак кисеоника и вишка нечистоћа

Ако се произведе 10 г Х2Или, перформанс ће бити:

Перформансе% = (10 г Х2О / 84.42г Х2О) 100%

11.84% \ т

То је ниско, јер је огромна количина водоника помешана са врло мало кисеоника.

А ако се, с друге стране, производи 90г Х2Или, перформанс ће сада бити:

Перформансе% = (90г Х2О / 84.42г Х2О) 100%

106.60% \ т

Ниједан учинак не може бити већи од теоријског, тако да је свака вредност изнад 100% аномалија. Међутим, то може бити због сљедећих узрока:

-Производ је акумулирао друге производе узроковане бочним или секундарним реакцијама.

-Производ је контаминиран током или на крају реакције.

У случају реакције овог примјера, први узрок је мало вјероватан, јер нема другог производа осим воде. Други узрок, ако заиста добијете 90 г воде под таквим условима, указује да је дошло до уласка других гасовитих једињења (као што је ЦО2 и Н2) који су погрешно измерени заједно са водом.

Референце

  1. Вхиттен, Давис, Пецк & Станлеи. (2008). Цхемистри (8. изд.). ЦЕНГАГЕ Леарнинг, стр.
  2. Хелменстине, Тодд. (15. фебруар 2018). Како израчунати теоријски принос хемијске реакције. Преузето са: тхоугхтцо.цом
  3. Цхиех Ц. (13. јун 2017.). Теоријски и стварни приноси. Цхемистри ЛибреТектс. Преузето са: цхем.либретектс.орг
  4. Кхан Ацадеми. (2018). Ограничавајући реагенси и проценат приноса. Преузето са: кханацадеми.орг
  5. Уводна хемија. (с.ф.). Приноси. Добављено из: саилордоторг.гитхуб.ио
  6. Уводни курс из опште хемије. (с.ф.). Ограничавајући реагенс и перформансе. Университи оф Валладолид. Преузето са: еис.ува.ес