Theoretische prestaties

Wat is theoretische prestaties?

Hij theoretische prestaties Van een chemische reactie is de maximale hoeveelheid die kan worden verkregen van een product, uitgaande van de volledige transformatie van de reactanten. Wanneer voor kinetische, thermodynamische of experimentele redenen een van de reagentia gedeeltelijk reageert, is de resulterende prestaties lager dan de theoreticus.

Dit concept maakt het mogelijk om de kloof te vergelijken tussen de chemische reacties die op papier zijn geschreven (chemische vergelijkingen) en de realiteit. Sommigen zien er misschien heel eenvoudig uit, maar experimenteel complex en met lage opbrengsten; Terwijl ze anderen kunnen worden, kunnen ze uitgebreid maar eenvoudige en hoge prestaties worden bij het uitvoeren van ze.

Alle chemische reacties en reagenshoeveelheden hebben een theoretische prestatie. Dankzij dit kan een mate van effectiviteit van de procesvariabelen en de successen worden vastgesteld; Een hogere prestatie (en op een kortere tijd), beter zijn de voorwaarden die worden gekozen voor reactie.

Dus voor een bepaalde reactie kunt u een interval van temperaturen, de snelheid van agitatie, de tijd, etc. kiezen., En voer optimale prestaties uit. Het doel van dergelijke inspanningen is om theoretische prestaties te benaderen voor echte prestaties.

Wat is theoretische prestaties?

De theoretische prestaties is de hoeveelheid product verkregen uit een reactie die een conversie van 100%uitgaande; dat wil zeggen, het hele beperkende reagens moet worden geconsumeerd.

Dus alle synthese moet idealiter experimentele of echte prestaties geven die gelijk zijn aan 100%. Hoewel dit niet gebeurt, zijn er reacties met hoge opbrengsten (> 90%)

Het wordt uitgedrukt in percentages, en om het te berekenen, moet de chemische vergelijking van de reactie worden gebruikt. Uit stoichiometrie wordt het voor een bepaalde hoeveelheid beperkende reagens bepaald hoeveel product is ontstaan. Vervolgens, gedaan, vergeleken de verkregen hoeveelheid product (reële prestaties) met die van de bepaalde theoretische waarde:

Kan u van dienst zijn: externe elektronische configuratie

% prestaties = (reële prestaties/theoretische prestaties) ∙ 100%

Dit % van de opbrengst maakt het mogelijk om te schatten hoe efficiënt de reactie in de geselecteerde omstandigheden is geweest. De waarden oscilleren drastisch, afhankelijk van het type reactie. Voor sommige reacties kan een opbrengst van 50% bijvoorbeeld (de helft van de theoretische opbrengst) worden beschouwd als een succesvolle reactie.

Maar wat zijn de eenheden van genoemde prestaties? De massa van de reagentia, dat wil zeggen hun hoeveelheid gram of moedervlekken. Daarom moeten om de prestaties van een reactie te bepalen, de gram of mol die theoretisch kan worden verkregen, bekend.

Het bovenstaande kan worden opgehelderd met een eenvoudig voorbeeld.

Voorbeelden van theoretische prestaties

voorbeeld 1

Overweeg de volgende chemische reactie:

A + B => C

1e + 3GB => 4GC

De chemische vergelijking heeft alleen stoichiometrische coëfficiënten 1 voor soort A, B en C. Omdat ze hypothetische soorten zijn, zijn de moleculaire of atomaire massa's onbekend, maar de massa -aandeel waarin ze reageren; Dit is, voor elke gram van een react 3 g B om 4 g C te geven (massabehoud).

Daarom is de theoretische prestaties voor deze reactie 4 g C wanneer reageert 1 g van a met 3G van B.

Wat zou de theoretische uitvoering zijn als u 9 g van een? Om het te berekenen, is het voldoende om de conversiefactor te gebruiken die betrekking heeft op en c:

(9G a) ∙ (4G C/1G A) = 36G C C

Merk op dat de theoretische prestaties nu 36 g c zijn in plaats van 4G C, omdat er meer reactief is.

Twee methoden: twee opbrengsten

Voor de vorige reactie zijn er twee methoden om C te produceren. Ervan uitgaande dat beide vertrekken met 9G van A, heeft elk zijn eigen echte prestaties. Met de klassieke methode kan 23 g C worden verkregen binnen 1 uur; Terwijl volgens de moderne methode 29 g van C binnen een half uur kan worden verkregen.

Het kan u van dienst zijn: Nucleaire chemie: geschiedenis, studiegebied, gebieden, toepassingen

Wat is het % opbrengst voor elk van de methoden? Wetende dat de theoretische prestaties 36 g C zijn, wordt de algemene formule toegepast:

% Prestaties (klassieke methode) = (23G C/ 36G C) ∙ 100%

63,8%

% Prestaties (moderne methode) = (29 g c/ 36g c) ∙ 100%

80,5%

Logisch gezien heeft de moderne methode door meer gram C van de 9 gram A (plus de 27 gram B) een opbrengst van 80,5% te veroorzaken, hoger dan de opbrengst van 63,8% van de klassieke methode.

Welke van de twee methoden kiezen? Op het eerste gezicht lijkt de moderne methode levensvatbaarder dan de klassieke methode; In de beslissing echter het economische aspect en mogelijke milieueffecten van elk.

Voorbeeld 2

Overweeg exotherme en veelbelovende reactie als een energiebron:

H₂ + OF₂ => H₂OF

Merk op dat zoals in het vorige voorbeeld de stoichiometrische coëfficiënten van h₂ I₂ Ze zijn 1. Er is 70 g h h₂ gemengd met 150 g o₂, Wat zal de theoretische uitvoering van de reactie zijn? Wat is de uitvoering als 10 en 90 g h H wordt verkregen₂OF?

Hier is onzeker hoeveel gram h₂ of o₂ Reageer; Daarom moeten de mol van elke soort deze keer worden bepaald:

Mol H H₂= (70 g) ∙ (mol h₂/2 g)

35 mol

Mol O₂= (150 g) ∙ (mol of₂/32G)

4.69 mol

Het beperkende reagens is zuurstof, omdat 1 mol h₂ reageert met 1 mol o₂; en met 4,69 mol of of₂, Dan zullen ze 4,69 mol h heren₂. Ook de mol van h₂Of gevormd is gelijk aan 4.69. Daarom is de theoretische prestaties 4,69 mol of 84,42 g h₂Of (de moedervlekken vermenigvuldigen met de moleculaire massa van het water).

Kan u van dienst zijn: Rosario koelmiddel

Gebrek aan zuurstof en overtollige onzuiverheden

Als 10 g h -produceren₂Of, de uitvoering zal zijn:

% Prestaties = (10G H₂O/84.42G H H₂O) ∙ 100%

11,84%

Wat laag is omdat een enorm volume waterstof werd gemengd met zeer weinig zuurstof.

En als daarentegen 90 g H worden geproduceerd₂Of, de uitvoering zal nu zijn:

% Prestaties = (90 g H₂O/ 84.42G H H₂O) ∙ 100%

106,60%

Geen opbrengst kan hoger zijn dan de theoreticus, dus elke waarde boven 100% is een afwijking. Het kan echter te wijten zijn aan de volgende oorzaken:

-Het product verzamelde andere producten veroorzaakt door laterale of secundaire reacties.

-Het product was vervuild tijdens of aan het einde van de reactie.

In het geval van de reactie van dit voorbeeld is de eerste oorzaak onwaarschijnlijk, omdat er naast water geen ander product is. De tweede oorzaak, in het geval van het echt verkrijgen van 90 g water onder dergelijke omstandigheden, geeft aan dat er een deel van andere gasvormige verbindingen was (zoals CO₂ en N₂) dat ze ten onrechte samen met het water wogen.

Referenties

1. Khan Academy. Beperking van reagentia en meeropbrengst. Hersteld van: Khanacademy.borg
2. Inleidende chemie. (S.F.)). Opbrengst. Hersteld van: saylordotorg.Gitub.Io
3. Introductiecursus in algemene chemie. (S.F.)). Beperking van reagens en prestaties. Universiteit van Valladolid. Hersteld van: EIS.druif.is