Teoretický výkon

Čo je teoretický výkon?

On teoretický výkon Z chemickej reakcie je maximálne množstvo, ktoré je možné získať z produktu za predpokladu úplnej transformácie reaktantov. Ak z kinetických, termodynamických alebo experimentálnych dôvodov, jeden z reagencií čiastočne reaguje, výsledná výkonnosť je menšia ako teoretik.

Tento koncept umožňuje porovnanie priepasti medzi chemickými reakciami napísanými na papieri (chemické rovnice) a realitou. Niektoré môžu vyzerať veľmi jednoduché, ale experimentálne zložité a s nízkymi výťažkami; Zatiaľ čo iní, môžu sa stať rozsiahlym, ale jednoduchým a vysokým výkonom pri ich vykonávaní.

Všetky chemické reakcie a množstvá činidla majú teoretický výkon. Vďaka tomu je možné stanoviť stupeň účinnosti procesných premenných a úspechy; Vyšší výkon (a v kratšom čase), lepšie sú podmienky vybrané na reakciu.

Pre určitú reakciu si teda môžete zvoliť interval teplôt, rýchlosť agitácie, čas atď., a vykonajte optimálny výkon. Účelom tohto úsilia je priblížiť sa teoretickému výkonu skutočnému výkonu.

Čo je teoretický výkon?

Teoretický výkon je množstvo produktu získaného z reakcie za predpokladu 100%konverzie; to znamená, že celé obmedzujúce činidlo sa musí konzumovať.

Takže všetka syntéza v ideálnom prípade musí poskytnúť experimentálny alebo skutočný výkon rovný 100%. Aj keď sa tak nestane, existujú reakcie s vysokými výťažkami (> 90%)

Je vyjadrený v percentách a na jeho výpočet sa musí použiť chemická rovnica reakcie. Zo stechiometrie je určené pre určité množstvo obmedzujúceho činidla, koľko produktu pochádza. Potom, urobte, porovnajte množstvo získaného produktu (skutočný výkon) s výškou určenej teoretickej hodnoty:

Môže vám slúžiť: externá elektronická konfigurácia

% výkonnosť = (skutočný výkon/teoretický výkon) ∙ 100%

Toto % výťažku umožňuje odhad, ako účinná bola reakcia vo vybraných podmienkach. Jeho hodnoty drasticky oscilujú v závislosti od typu reakcie. Napríklad pri niektorých reakciách sa 50% výťažok (polovica teoretického výťažku) môže považovať za úspešnú reakciu.

Ale aké sú jednotky uvedeného výkonu? Hmotnosť reagencií, to znamená ich množstvo gramov alebo krtkov. Preto na stanovenie výkonu reakcie musia byť známe gramy alebo móly, ktoré môžu byť teoreticky získané.

Vyššie uvedené je možné objasniť jednoduchým príkladom.

Príklady teoretického výkonu

Príklad 1

Zvážte nasledujúcu chemickú reakciu:

A + b => c

1. + 3GB => 4GC

Chemická rovnica má iba stechiometrické koeficienty 1 pre druhy A, B a C. Keďže sú to hypotetické druhy, jeho molekulárne alebo atómové hmoty nie sú známe, ale hmotný pomer, v ktorom reagujú; To znamená, že pre každý gram reakcie 3 g B, aby sa dal 4 g C (zachovanie hmoty).

Preto je teoretická výkonnosť pre túto reakciu 4 g C, keď reaguje 1 g s 3G B.

Aký by bol teoretický výkon, ak máte 9 g? Na jeho výpočet stačí používať konverzný faktor, ktorý sa týka a C:

(9g a) ∙ (4g c/1g a) = 36 g c

Všimnite si, že teoretický výkon je teraz 36 g C namiesto 4G C, pretože na ne je viac reaktívnejšia.

Dve metódy: dva výnosy

Pre predchádzajúcu reakciu existujú dve metódy na výrobu C. Za predpokladu, že obaja odchádzajú s 9 g z A, každý z nich má svoj vlastný skutočný výkon. Klasická metóda umožňuje získanie 23 g C do 1 hodiny; Zatiaľ čo modernou metódou 29 g z C je možné získať za pol hodiny.

Môže vám slúžiť: jadrová chémia: História, štúdium, oblasti, aplikácie

Aký je % výnos pre každú z metód? Vedomím, že teoretický výkon je 36 g C, sa používa všeobecný vzorec:

% výkon (klasická metóda) = (23g c/ 36g c) ∙ 100%

63,8%

% výkonnosť (moderná metóda) = (29g c/ 36 g) ∙ 100%

80,5%

Logicky, moderná metóda tým, že spôsobuje viac gramov C z 9 gramov A (plus 27 gramov B), má výťažok 80,5%, čo je vyšší ako výťažok 63,8% klasickej metódy.

Ktorá z týchto dvoch metód si vyberie? Na prvý pohľad sa moderná metóda zdá byť životaschopnejšia ako klasická metóda; V rozhodnutí však ekonomický aspekt a možné environmentálne vplyvy každého z nich.

Príklad 2

Zvážte exotermickú a sľubnú reakciu za zdroj energie:

H₂ + Ani₂ => H₂Ani

Všimnite si, že ako v predchádzajúcom príklade, stechiometrické koeficienty H₂ I₂ Sú 1. Je 70 g z h₂ zmiešané s 150 g z O₂, Aký bude teoretický výkon reakcie? Aký je výkon, ak sa získa 10 a 90 g H₂Ani?

Tu nie je isté, koľko gramov h₂ alebo o₂ reagovať; Preto sa tentokrát musia určiť móly každého druhu:

Móly h₂= (70 g) ∙ (mol h₂/2 g)

35 mólov

Móly O₂= (150 g) ∙ (mol alebo₂/32g)

4,69 mólov

Obmedzujúce činidlo je kyslík, pretože 1 mol h₂ reaguje s 1 mol O₂; a má 4,69 mólov alebo₂, Potom budú reagovať 4,69 mólov H₂. Tiež móly H₂Alebo vytvorené sa rovná 4,69. Preto je teoretický výkon 4,69 mólov alebo 84,42 g H₂Alebo (vynásobenie mólov molekulovou hmotnosťou vody).

Môže vám slúžiť: Rosario chladivo

Nedostatok kyslíka a nadmerná nečistota

Ak 10 g produkuje₂Alebo výkon bude:

% výkonnosť = (10 g h₂O/84,42 g h₂O) ∙ 100%

11,84%

Čo je nízke, pretože obrovský objem vodíka sa zmiešal s veľmi malým kyslíkom.

A ak sa na druhej strane vyprodukuje 90 k h₂Alebo predstavenie bude teraz:

% výkonnosť = (90 g h₂O/ 84,42 g h₂O) ∙ 100%

106,60%

Žiadny výnos nemôže byť vyšší ako teoretik, takže akákoľvek hodnota nad 100% je anomália. Môže to však byť spôsobené nasledujúcimi príčinami:

-Produkt nazhromaždil ďalšie produkty spôsobené bočnými alebo sekundárnymi reakciami.

-Produkt bol kontaminovaný počas alebo na konci reakcie.

V prípade reakcie tohto príkladu je prvá príčina nepravdepodobná, pretože okrem vody neexistuje žiadny iný produkt. Druhá príčina, v prípade skutočne získania 90 g vody za takýchto podmienok, naznačuje, že došlo k vstupu iných plynných zlúčenín (napríklad CO₂ a n₂), že chybne vážili spolu s vodou.

Odkazy

1. Khanská akadémia. Obmedzenie reagencií a jasný výnos. Získané z: Khanacademy.orgán
2. Úvodná chémia. (s.F.). Výnosy. Získané z: Saylordotorg.Potápať sa.Io
3. Úvod Kurz vo všeobecnej chémii. (s.F.). Obmedzenie činidla a výkonu. University of Valladolid. Získané z: EIS.hitva.je