Teorinė veikla, kurią sudaro ir pavyzdžiai



The teoriniai rezultatai cheminės reakcijos yra didžiausias kiekis, kuris gali būti gaunamas iš produkto, darant prielaidą, kad reaktantai visiškai transformuojami. Kai dėl kinetinių, termodinaminių ar eksperimentinių priežasčių vienas iš reagentų iš dalies reaguoja, gautas derlius yra mažesnis nei teorinis.

Ši koncepcija leidžia palyginti atotrūkį tarp cheminių reakcijų, parašytų ant popieriaus (cheminių lygčių) ir realybės. Kai kurie gali atrodyti labai paprasti, bet eksperimentiškai sudėtingi ir su mažu derliumi; o kiti gali būti plati, bet paprasta ir didelė.

Visos cheminės reakcijos ir reagentų kiekiai turi teorinį išeigą. Dėl to galima nustatyti tam tikrą proceso kintamųjų veiksmingumą ir sėkmę; Kuo didesnis išeiga (ir trumpesnis laikas), tuo geriau pasirinktos reakcijos sąlygos.

Taigi, tam tikroje reakcijoje galite pasirinkti temperatūros diapazoną, maišymo greitį, laiką ir kt. Ir atlikti optimalų veikimą. Tokių pastangų tikslas - suderinti teorinius rezultatus su faktiniais rezultatais.

Indeksas

  • 1 Koks yra teorinis derlius?
  • 2 Pavyzdžiai
    • 2.1 1 pavyzdys
    • 2.2 2 pavyzdys
  • 3 Nuorodos

Kas yra teoriniai rezultatai?

Teorinis derlius yra produkto kiekis, gautas reakcijos metu, darant prielaidą, kad konversija yra 100%; tai yra, visi ribojantys reagentai turi būti suvartoti.

Tada visos sintezės turėtų idealiai suteikti eksperimentinį arba tikrąjį našumą, lygų 100%. Nors taip nėra, yra didelių reakcijų (> 90%).

Jis išreiškiamas procentais, ir jį apskaičiuoti pirmiausia turite kreiptis į cheminę reakcijos lygtį. Iš stechiometrijos nustatoma, kad tam tikram kiekiui ribojančio reagento yra kilęs produktas. Tada, kai tai bus padaryta, gauto produkto kiekis (faktinis derlius) lyginamas su nustatyto teorinio kiekio:

Našumas% = (faktinis našumas / teorinis našumas) ∙ 100%

Šis% derlius leidžia mums įvertinti, kaip veiksminga reakcija pasirinktomis sąlygomis. Jų vertės svyruoja drastiškai, priklausomai nuo reakcijos tipo. Pavyzdžiui, kai kurioms reakcijoms 50% derlius (pusė teorinio derlingumo) gali būti laikomas sėkminga reakcija.

Bet kokie yra tokios veiklos vienetai? Reagentų masė, ty gramų arba molių kiekis. Todėl, norint nustatyti reakcijos atlikimą, reikia žinoti gramus ar molius, kuriuos galima teoriškai gauti.

Pirmiau pateiktą informaciją galima paaiškinti paprastu pavyzdžiu.

Pavyzdžiai

1 pavyzdys

Apsvarstykite tokią cheminę reakciją:

A + B => C

1gA + 3gB => 4gC

Cheminė lygtis turi tik stechiometrinius koeficientus 1 A, B ir C rūšims. Kadangi jie yra hipotetinės rūšys, jų molekulinės ar atominės masės nežinomos, bet masinė proporcija, kuria jie reaguoja, yra prieinama; ty kiekvienam gramui A, 3 g B reaguoja, kad gautų 4 g C (masės išsaugojimas)..

Todėl teorinė šio reakcijos išeiga yra 4 g C, kai 1 g A reaguoja su 3g B.

Koks būtų teorinis derlius, jei turite 9g A? Norėdami ją apskaičiuoti, pakanka naudoti A ir C konversijos koeficientą:

(9g A) ∙ (4 g C / 1g A) = 36 g C

Atkreipkite dėmesį, kad dabar teorinis derlius yra 36 g C vietoj 4 g C, nes jis turi daugiau reagento A.

Du metodai: du derlius

Pirmiau minėtai reakcijai yra du būdai, kaip gaminti C. Darant prielaidą, kad abi pradės nuo 9g A, kiekvienas turi savo tikrą našumą. Klasikinis metodas leidžia gauti 23 g C per 1 valandą; naudojant šiuolaikinį metodą, galite gauti 29 g C pusvalandį.

Kokia yra kiekvienos metodo išeigos dalis? Žinodami, kad teorinis išeiga yra 36 g C, toliau taikomos bendrosios formulės:

Našumas% (klasikinis metodas) = ​​(23g C / 36g C) ∙ 100%

63,8%

Našumas% (modernus metodas) = ​​(29g C / 36g C) ∙ 100%

80,5%

Logiškai matyti, kad modernus metodas gauti daugiau gramų C nuo 9 gramų A (plius 27 gramai B) turi 80,5 proc. Didesnį nei 63,8 proc..

Kuris iš dviejų būdų pasirinkti? Iš pirmo žvilgsnio šiuolaikinis metodas atrodo gyvybingesnis už klasikinį metodą; Tačiau sprendime priimami kiekvieno ūkio ekonominis aspektas ir galimas poveikis aplinkai.

2 pavyzdys

Apsvarstykite egzoterminę ir perspektyvią reakciją kaip energijos šaltinį:

H2 + O2 => H2O

Atkreipkite dėmesį, kad, kaip ir ankstesniame pavyzdyje, stechiometriniai H koeficientai2 ir O2 jie yra 1. Jūs turite 70 g H2 sumaišyti su 150 g O2, Koks bus teorinis reakcijos derlius? Koks yra derlius, jei gausite 10 ir 90 g H2O?

Čia neaišku, kiek gramų H2 arba O2 jie reaguoja; todėl kiekvienos rūšies moliai turi būti nustatyti šiuo metu:

Moles de H2= (70 g) ∙ (molinis H2/ 2g)

35 molai

Moles de O2= (150 g) ∙ (mol O2/ 32g)

4,69 molio

Ribojantis reagentas yra deguonis, nes 1 mol H2 reaguoja su 1mol O2; ir turintys 4,69 molio O2, tada reaguos 4,69 molio H2. Taip pat H moliai2Arba susidarys 4,69. Todėl teorinis išeiga yra 4,69 molio arba 84,42 g H2O (molių padauginimas iš vandens molekulinės masės).

Deguonies ir priemaišų trūkumas

Jei susidaro 10 g H2Arba, atlikimas bus:

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

11,84%

Kuris yra mažas, nes didelis vandenilio kiekis buvo sumaišytas su labai mažu deguonimi.

O jei, kita vertus, gaminami 90 g H2Arba dabar našumas bus:

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

106,60%

Jokių rezultatų negali būti didesnis nei teorinis, todėl bet kokia vertė, viršijanti 100%, yra anomalija. Tačiau tai gali būti dėl šių priežasčių:

-Produktas sukaupė kitus produktus, atsiradusius dėl šoninių ar antrinių reakcijų.

-Produktas buvo užterštas reakcijos metu arba jos pabaigoje.

Šio pavyzdžio reakcijos atveju pirmoji priežastis yra mažai tikėtina, nes nėra kito produkto, išskyrus vandenį. Antroji priežastis, jei tokiomis sąlygomis iš tikrųjų gaunate 90 g vandens, rodo, kad yra kitų dujų junginių (pvz., CO).2 ir N2), kurie buvo neteisingai pasverti kartu su vandeniu.

Nuorodos

  1. Whitten, Davis, Peck & Stanley. (2008). Chemija (8-asis red.). „CENGAGE Learning“, 97 p.
  2. Helmenstine, Todd. (2018 m. Vasario 15 d.). Kaip apskaičiuoti cheminės reakcijos teorinę išeigą. Gauta iš: thinkco.com
  3. Chieh C. (2017 m. Birželio 13 d.). Teorinės ir faktinės pajamos. Chemija LibreTexts. Gauta iš: chem.libretexts.org
  4. Khan akademija. (2018). Reagentų ribojimas ir išeigos procentas. Gauta iš: khanacademy.org
  5. Įvadinė chemija. (s.f.). Pajamos. Gauta iš: saylordotorg.github.io
  6. Įvadinis bendrojo chemijos kursas. (s.f.). Reagento ir veikimo ribojimas. Valjadolido universitetas. Gauta iš: eis.uva.es