Teoretična zmogljivost

Kaj je teoretična predstava?

On Teoretična zmogljivost Iz kemijske reakcije je največja količina, ki jo je mogoče dobiti iz produkta, ob predpostavki popolne transformacije reaktantov. Ko je za kinetične, termodinamične ali eksperimentalne razloge eden od reagentov delno reagira.

Ta koncept omogoča primerjavo vrzeli med kemičnimi reakcijami, napisanimi na papirju (kemične enačbe) in resničnostjo. Nekateri so morda videti zelo preprosti, vendar eksperimentalno zapleteni in z nizkimi donosi; Medtem ko so drugi, lahko pri izvajanju postanejo obsežne, a preproste in visoke zmogljivosti.

Vse kemijske reakcije in količine reagenta imajo teoretično delovanje. Zahvaljujoč temu je mogoče določiti stopnjo učinkovitosti spremenljivk procesa in uspehov; Večja zmogljivost (in v krajšem času) so boljši pogoji, izbrani za reakcijo.

Tako lahko za določeno reakcijo izberete interval temperature, hitrost vznemirjenja, čas itd., in izvajati optimalne zmogljivosti. Namen takšnih prizadevanj je približati teoretično uspešnost do resničnih uspešnosti.

Kaj je teoretična predstava?

Teoretična učinkovitost je količina izdelka, pridobljenega z reakcijo, ob predpostavki 100 -odstotne pretvorbe; to pomeni, da je treba zaužiti celoten omejevalni reagent.

Torej, vsa sinteza mora v idealnem primeru dati eksperimentalni ali resnični zmogljivosti, ki so enaki 100%. Čeprav se to ne zgodi, obstajajo reakcije z visokimi donosi (> 90%)

Izražena je v odstotkih in za izračun je treba uporabiti kemično enačbo reakcije. Iz stoihiometrije se določi za določeno količino omejevalnega reagenta, koliko izdelka izvira. Nato je v primerjavi s količino pridobljenega izdelka (resnična uspešnost) z določeno teoretično vrednostjo:

Vam lahko služi: zunanja elektronska konfiguracija

% Performance = (resnična uspešnost/teoretična uspešnost) ∙ 100%

Ta % donosa omogoča oceno, kako učinkovita je bila reakcija v izbranih pogojih. Njegove vrednosti drastično nihajo glede na vrsto reakcije. Na primer, za nekatere reakcije lahko 50 -odstotni donos (polovica teoretičnega donosa) šteje za uspešno reakcijo.

Toda kakšne so enote omenjene predstave? Masa reagentov, to je njihova količina gramov ali molov. Zato je treba za določitev učinkovitosti reakcije znati grame ali molove, ki jih je mogoče teoretično pridobiti.

Zgoraj lahko razjasnimo s preprostim primerom.

Primeri teoretične zmogljivosti

Primer 1

Razmislite o naslednji kemični reakciji:

A + b => c

1st + 3gb => 4GC

Kemična enačba ima samo stehiometrične koeficiente 1 za vrste A, B in C. Ker so hipotetične vrste, so njegova molekularna ali atomska masa neznana, vendar masni delež, v katerem reagirajo; To je za vsak gram reakcije 3 g B, ki daje 4 g C (ohranjanje mase).

Zato je teoretična zmogljivost te reakcije 4 g C, ko reagira 1g A s 3G B.

Kakšna bi bila teoretična predstava, če imate 9g a? Za izračun je dovolj, da uporabite faktor pretvorbe, ki se nanaša na in c:

(9G A) ∙ (4G C/1G A) = 36G C

Upoštevajte, da je zdaj teoretična zmogljivost 36 g C namesto 4G C, saj je na bolj reaktivno na.

Dve metodi: dva donosa

Za prejšnjo reakcijo obstajata dve metodi za proizvodnjo c. Ob predpostavki, da oba odideta z 9 g A, ima vsak svoj resnični rezultat. Klasična metoda omogoča pridobitev 23 g C v 1 uri; Medtem ko lahko po sodobni metodi 29 g C dobite v pol ure.

Lahko vam služi: jedrska kemija: zgodovina, področje študija, območja, aplikacije

Kakšen je % donos za vsako od metod? Če vemo, da je teoretična zmogljivost 36 g C, se uporablja splošna formula:

% Učinkovitost (klasična metoda) = (23G C/ 36G C) ∙ 100%

63,8%

% Učinkovitost (sodobna metoda) = (29 g C/ 36G C) ∙ 100%

80,5%

Logično je, da ima sodobna metoda več gramov C iz 9 gramov A (plus 27 gramov B) donos 80,5%, kar je višji od donosa 63,8% klasične metode.

Katera od obeh načinov izbereta? Na prvi pogled se zdi sodobna metoda bolj izvedljiva kot klasična metoda; Vendar pa v odločitvi ekonomski vidik in možne vplive na okolje vsakega.

Primer 2

Razmislite o eksotermični in obetavni reakciji kot viru energije:

H₂ + Tudi₂ => H₂Tudi

Upoštevajte, da kot v prejšnjem primeru tudi stehiometrični koeficienti H₂ jaz₂ So 1. Obstaja 70 g H₂ pomešano s 150 g O₂, Kakšna bo teoretična izvedba reakcije? Kakšna je uspešnost, če dobimo 10 in 90 g h₂Tudi?

Tu je negotovo, koliko gramov h₂ ali o₂ reakcija; Zato je treba tokrat določiti mole vsake vrste:

Moli h₂= (70G) ∙ (mol h₂/2 g)

35 molov

Moli o₂= (150G) ∙ (mol oz₂/32G)

4,69 molov

Omejevalni reagent je kisik, ker 1Mol H₂ reagira z 1Mol O₂; in ima 4,69 molov oz₂, Potem bodo reagirali 4,69 molov h₂. Tudi moli h₂Ali oblikovano bo enako 4,69. Zato je teoretična zmogljivost 4,69 molov ali 84,42 g H₂Ali (pomnožitev molov z molekulsko maso vode).

Vam lahko postreže: Rosario hladilno sredstvo

Pomanjkanje kisika in presežne nečistoče

Če je 10 g h proizvodnja₂Ali pa bo predstava:

% uspešnosti = (10 g h₂O/84.42g h₂O) ∙ 100%

11,84%

Kar je nizko, ker je bila ogromna volumen vodika pomešana z zelo malo kisika.

In če se na drugi strani proizvede 90 g h₂Ali pa bo uspešnost zdaj:

% zmogljivosti = (90 g h₂O/ 84.42g h₂O) ∙ 100%

106,60%

Noben donos ne more biti višji od teoretičnega, zato je vsaka vrednost nad 100% anomalija. Vendar je to lahko posledica naslednjih vzrokov:

-Izdelek je nabral druge izdelke, ki jih povzročajo stranske ali sekundarne reakcije.

-Izdelek je bil kontaminiran med ali na koncu reakcije.

V primeru reakcije tega primera je prvi vzrok malo verjeten, saj poleg vode ni drugega izdelka. Drugi vzrok v primeru, da v takšnih pogojih resnično pridobimo 90 g vode, kaže, da je prišlo do vnosa drugih plinastih spojin (na primer CO₂ in n₂), da so napačno tehtali skupaj z vodo.

Reference

1. Akademija Khan. Omejevanje reagentov in donos. Okreval od: Khanacademy.org
2. Uvodna kemija. (s.F.). Donosnosti. Okreval od: saylordotorg.GitHub.Io
3. UVOD Tečaj splošne kemije. (s.F.). Omejevanje reagenta in uspešnosti. Univerza v Valladolidu. Okrevano od: EIS.grozdje.je