Teorijska izvedba u onome što se sastoji i primjeri

teorijska izvedba kemijska reakcija je maksimalni iznos koji se može dobiti iz produkta uz pretpostavku potpunu pretvorbu reaktanata. Kada kinetički, termodinamička, ili eksperimentalni osnovi jedan reaktant reagira djelomično, dobiveni prinos manji od teoretska.

Ovaj koncept omogućuje usporedbu razlike između kemijskih reakcija napisanih na papiru (kemijske jednadžbe) i stvarnosti. Neki mogu izgledati vrlo jednostavno, ali eksperimentalno složeno i s niskim prinosima; dok drugi mogu biti opsežni, ali jednostavni i visoki učinci.

Sve kemijske reakcije i količine reagensa imaju teoretski prinos. Zahvaljujući tome, može se utvrditi stupanj djelotvornosti procesnih varijabli i uspjeha; što je veći prinos (i što je kraće vrijeme), to su bolji uvjeti odabrani za reakciju.

Tako je za određenu reakciju može odabrati raspon temperature, brzine miješanja, vrijeme, itd, i obavljati optimalne performanse. Svrha takvih nastojanja je približna teorijski prinos stvarne performanse.

indeks

• 1 Koji je teoretski prinos?
• 2 Primjeri
  • 2.1 Primjer 1
  • 2.2 Primjer 2
• 3 Reference

Što je teoretska izvedba?

Teorijski prinos je količina produkta dobivenog iz reakcije uz pretpostavku 100% konverzije; to jest, svi ograničavajući reagensi moraju biti potrošeni.

Zatim bi sva sinteza idealno dala eksperimentalnu ili stvarnu izvedbu jednaku 100%. Iako se to ne događa, postoje reakcije s visokim prinosima (> 90%)

Izražava se u postocima, a da bi se najprije izračunao, morate upotrijebiti kemijsku jednadžbu reakcije. Iz stehiometrije određuje se za određenu količinu ograničavajućeg reagensa koliko proizvoda potječe. Tada, kada se to učini, količina dobivenog proizvoda (stvarni prinos) uspoređuje se s količinom utvrđene teorijske vrijednosti:

Izvedba% = (stvarna izvedba / teoretska izvedba)% 100%

Ovaj% prinosa omogućuje nam da procijenimo koliko je učinkovita reakcija u odabranim uvjetima. Njihove vrijednosti drastično osciliraju ovisno o vrsti reakcije. Na primjer, za neke reakcije prinos od 50% (polovica teoretskog prinosa) može se smatrati uspješnom reakcijom.

Ali koje su jedinice takve izvedbe? Masa reagensa, tj. Količina grama ili mola. Stoga, da bi se odredila izvedba reakcije, moraju biti poznati grami ili moli koji se teoretski mogu dobiti.

Navedeno se može pojasniti jednostavnim primjerom.

Primjeri

Primjer 1

Razmotrite sljedeću kemijsku reakciju:

A + B => C

1gA + 3gB => 4gC

Kemijska jednadžba ima samo jedno stehiometrijskih koeficijenata za vrste A, B i C. Dok su hipotetski vrste, njihova molekularna ili atomske mase je nepoznat, ali ima na raspolaganju masovno omjer oni reagiraju; To je, po gramu A B 3 g reagirati kako bi se dobilo 4 g C (masa zaštita).

Prema tome, teoretski prinos za ovu reakciju je 4 g C kada 1 g A reagira s 3g B.

Koji bi bio teoretski prinos ako imate 9g A? Da biste ga izračunali, dovoljno je koristiti faktor konverzije koji se odnosi na A i C:

(9 g A) x (4 g C / lg A) = 36 g C

Treba primijetiti da je sada teoretski prinos 36 g C umjesto 4 g C, budući da ima više reagensa A.

Dvije metode: dva prinosa

Za gornju reakciju postoje dvije metode za proizvodnju C. Uz pretpostavku da oba počinju s 9g od A, svaki od njih ima svoj stvarni učinak. Klasična metoda omogućuje dobivanje 23 g C u razdoblju od 1 sata; dok koristite suvremenu metodu možete dobiti 29 g C u pola sata.

Koji je postotak prinosa za svaku od metoda? Znajući da je teorijski prinos 36 g C, nastavljamo primjenjivati ​​opću formulu:

Izvedba% (klasična metoda) = (23g C / 36g C)% 100%

63,8%

Izvedba% (moderna metoda) = (29g C / 36g C)% 100%

80,5%

Logično, uzrokujući modernijih grama C od 9 grama A (plus 27 grama B) postupka ima prinos od 80,5%, više od iskorištenja od 63,8% od uobičajenog postupka.

Koju metodu odabrati? Na prvi pogled, suvremena metoda čini se izvedivijom od klasične metode; Međutim, ekonomski aspekti i mogući utjecaji na okoliš svakog od njih stupaju na snagu u odluci.

Primjer 2

Razmotrite egzotermnu i obećavajuću reakciju kao izvor energije:

H₂ + O₂ => H₂O

Imajte na umu da, kao u prethodnom primjeru, stehiometrijski koeficijenti od H₂ i O₂ oni su 1. Imate 70g H₂ pomiješana sa 150 g O₂, Koji će biti teoretski učinak reakcije? Koliki je prinos ako dobijete 10 i 90 g H₂O?

Ovdje je neizvjesno koliko grama H₂ ili O₂ reagiraju; stoga se ovaj put moraju odrediti moli svake vrste:

Moles de H₂= 70g) (mol H₂/ 2g)

35 mola

Moles de O₂= 150 g) (mol O₂/ 32g)

4,69 mola

Ograničavajući reagens je kisik, jer 1 mol H₂ reagira s 1 mol O₂; i koji imaju 4,69 mola O₂, tada će reagirati 4.69 mola H₂. Također, molovi H₂Ili će biti formirano 4.69. Prema tome, teoretski prinos je 4,69 mola ili 84,42 g H₂O (množenje molova po molekulskoj masi vode).

Nedostatak kisika i viška nečistoća

Ako se proizvede 10 g H₂Ili će izvedba biti:

Učinak% = (10 g H₂O / 84,42 g H₂O)% 100%

11.84%

Što je nisko jer je ogroman volumen vodika pomiješan s vrlo malo kisika.

A ako se, s druge strane, proizvede 90g H₂Ili će izvedba sada biti:

Učinak% = (90 g H₂O / 84,42 g H₂O)% 100%

106,60%

Nijedna učinkovitost ne može biti veća od teorijske, tako da je svaka vrijednost iznad 100% anomalija. Međutim, to može biti zbog sljedećih uzroka:

-Proizvod je akumulirao druge proizvode uzrokovane bočnim ili sekundarnim reakcijama.

-Proizvod je bio kontaminiran tijekom ili na kraju reakcije.

U slučaju reakcije ovom primjeru, prvi uzrok je vjerojatno, kao ni druge proizvode osim vode. Drugi razlog, da zapravo dobije 90 g vode pod tim uvjetima što ukazuje da je ulazni ostalih plinovitih spojeva (kao što je CO₂ i N₂) koji su pogrešno izvagani zajedno s vodom.

reference

1. Whitten, Davis, Peck & Stanley. (2008). Kemija. (8. izdanje). CENGAGE Learning, str.
2. Helmenstine, Todd. (15. veljače 2018.). Kako izračunati teoretski prinos kemijske reakcije. Preuzeto s: thoughtco.com
3. Chieh C. (13. lipnja 2017.). Teorijski i stvarni prinosi. Kemija LibreTexts. Preuzeto s: chem.libretexts.org
4. Khan Akademija. (2018.). Ograničavajući reagensi i postotak prinosa. Preuzeto s: khanacademy.org
5. Uvodna kemija. (N. D.). Prinosi. Preuzeto s: saylordotorg.github.io
6. Uvodni kolegij iz opće kemije. (N. D.). Ograničavajući reagens i performanse. Sveučilište Valladolid. Preuzeto s: eis.uva.es