Oluşumundaki teorik performans ve örnekler

teorik performans kimyasal bir reaksiyonun özelliği, reaktiflerin tam dönüşümünü sağlayan bir üründen elde edilebilecek maksimum miktardır. Kinetik, termodinamik veya deneysel nedenlerden dolayı, tepkenlerden biri kısmen tepkimeye girdiğinde, elde edilen verim teorik değerden azdır..

Bu kavram, kağıda yazılan kimyasal reaksiyonlar (kimyasal denklemler) ile gerçeklik arasındaki boşluğu karşılaştırmanıza izin verir. Bazıları çok basit görünebilir, ancak deneysel olarak karmaşık ve düşük verim; diğerleri ise, geniş ama basit ve bunları yapmak için yüksek performans olabilir.

Tüm kimyasal reaksiyonlar ve reaktiflerin miktarları teorik bir verime sahiptir. Bu sayede proses değişkenlerinin etkinliğinin bir derecesi ve başarıları tespit edilebilir; Verim arttıkça (ve süre kısaldıkça), reaksiyon için seçilen koşullar daha iyi olur..

Böylece, belirli bir reaksiyon için, bir dizi sıcaklık, çalkalama hızı, zaman vb. Seçebilir ve en uygun performansı uygulayabilirsiniz. Bu tür çabaların amacı, teorik performansı gerçek performansa yaklaştırmaktır..

indeks

• 1 Teorik verim nedir?
• 2 Örnekler
  • 2.1 Örnek 1
  • 2.2 Örnek 2
• 3 Kaynakça

Teorik performans nedir?

Teorik verim,% 100 dönüşüm sağlayan bir reaksiyondan elde edilen ürün miktarıdır; yani, tüm sınırlayıcı reaktifler tüketilmelidir.

Daha sonra, tüm sentezler ideal olarak% 100'e eşit bir deneysel veya gerçek performans vermelidir. Bu olmamasına rağmen, yüksek verime sahip reaksiyonlar vardır (>% 90).

Yüzde olarak ifade edilir ve önce onu hesaplamak için reaksiyonun kimyasal denklemine başvurmanız gerekir. Stokiyometriden, ürünün ne kadar köken aldığı belli bir miktar sınırlayıcı reaktif için belirlenir. Daha sonra, bu yapıldığında, elde edilen ürün miktarı (gerçek verim) belirlenen teorik değer ile karşılaştırılır:

Performans% = (Gerçek performans / Teorik performans) ∙% 100

Bu% verim, reaksiyonun seçilen koşullarda ne kadar etkili olduğunu tahmin etmemizi sağlar. Değerleri, reaksiyon tipine bağlı olarak şiddetli bir şekilde salınır. Örneğin, bazı reaksiyonlar için% 50 verim (teorik verimin yarısı) başarılı bir reaksiyon olarak kabul edilebilir..

Ancak bu tür performansın birimleri nelerdir? Reaktiflerin kütlesi, yani gram veya mol miktarı. Bu nedenle, bir reaksiyonun performansını belirlemek için teorik olarak elde edilebilecek gram veya molleri bilmeli.

Yukarıdakiler basit bir örnekle netleştirilebilir..

Örnekler

Örnek 1

Aşağıdaki kimyasal reaksiyonu göz önünde bulundurun:

A + B => C

1gA + 3gB => 4gC

Kimyasal denklem, A, B ve C türleri için sadece 1 stokiyometrik katsayılara sahiptir. Varsayımsal türler oldukları için moleküler veya atomik kütleleri bilinmemektedir, ancak tepkimeye girdikleri kütle oranı el altındadır; yani, her A gramı için, 3 g B, 4 g C (kütlenin korunumu) verecek şekilde reaksiyona girer..

Bu nedenle, bu reaksiyon için teorik verim, 1 g A, 3 g B ile reaksiyona girdiğinde, 4 g C'dir..

9 g A varsa teorik verim ne olurdu? Bunu hesaplamak için, A ve C ile ilgili dönüşüm faktörünü kullanmak yeterlidir:

(9g A) 8 (4g C / 1g A) = 36g C

Şimdi teorik verimin 4 g C yerine 36 g C olduğuna dikkat edin..

İki yöntem: iki verim

Yukarıdaki reaksiyon için C'yi üretmek için iki yöntem vardır. Her ikisinin de 9 g A ile başladığını varsayarak, her birinin kendi gerçek performansına sahip olduğunu varsayalım. Klasik yöntem 1 saatlik bir süre içinde 23 g C elde edilmesini sağlar; Modern yöntemi kullanırken yarım saatte 29 g C elde edebilirsiniz..

Her bir yöntem için% verim nedir? Teorik verimin 36 g C olduğunu bilerek, genel formülü uygulamaya devam ediyoruz:

Performans% (klasik yöntem) = (23g C / 36g C) ∙% 100

% 63.8

Performans% (modern yöntem) = (29g C / 36g C) ∙% 100

% 80.5

Mantıksal olarak, 9 gram A'dan (artı 27 gram B) daha fazla C cinsinden elde edilen modern yöntem, klasik yöntemin% 63.8'inden daha yüksek,% 80.5 verime sahiptir.

Seçilecek iki yöntemden hangisi? İlk bakışta, modern yöntem klasik yöntemden daha uygun görünüyor; Ancak, kararda her birinin ekonomik yönü ve olası çevresel etkileri devreye giriyor.

Örnek 2

Ekzotermik ve gelecek vaat eden reaksiyonu bir enerji kaynağı olarak düşünün:

'H₂ + Ey₂ => H₂Ey

Önceki örnekte olduğu gibi, H'nin stokiyometrik katsayılarının₂ ve O₂ onlar 1 vardır. 70g H var₂ 150 g O ile karıştırıldı₂, Reaksiyonun teorik verimi ne olacak? 10 ve 90g H alırsanız verim nedir₂Ey?

Burada kaç gram H olduğu belirsizdir.₂ veya O₂ tepki verirler; bu nedenle, her bir türün molü bu kez belirlenmelidir:

Moles de H₂= (70 g) ∙ (mol H₂/ 2g)

35 mol

Moles de O₂= (150 g) ∙ (mol O₂/ 32g)

4.69 mol

Sınırlayıcı reaktif oksijendir, çünkü 1 mol H₂ 1 mol O ile reaksiyona girer₂; ve 4.69 mol O’ya sahip₂, daha sonra 4.69 mol H, reaksiyona girer.₂. Ayrıca, H molleri₂Veya oluşan 4.69'a eşit olacaktır. Bu nedenle, teorik verim 4.69 mol veya 84.42 g H'dir.₂O (molleri suyun moleküler kütlesi ile çarpma).

Oksijen eksikliği ve aşırı safsızlıklar

10 g H üretilirse₂Veya, performans:

Performans% = (10g H₂O / 84.42g H₂O) ∙% 100

11.84%

Düşük olduğu için çok büyük miktarda hidrojen, çok az oksijenle karıştırıldı..

Öte yandan, 90g H üretilirse₂Veya, performans şimdi olacak:

Performans% = (90g H₂O / 84.42g H₂O) ∙% 100

106.60%

Hiçbir performans teorik olandan daha büyük olamaz, bu nedenle% 100'ün üzerindeki herhangi bir değer bir anormalliktir. Ancak, aşağıdaki nedenlerden dolayı olabilir:

-Ürün yanal veya ikincil reaksiyonlardan kaynaklanan diğer ürünleri birikir..

-Ürün reaksiyon sırasında veya sonunda kontamine olmuş.

Bu örneğin tepkimesi durumunda, ilk sebep olası değildir, çünkü su dışında başka bir ürün yoktur. İkinci sebep, eğer bu şartlar altında gerçekten 90 g su alıyorsanız, diğer gaz bileşiklerinin (CO gibi) girdiğini gösterir.₂ ve N₂yanlış su ile birlikte tartılan.

referanslar

1. Whitten, Davis, Peck ve Stanley. (2008). Kimya. (8. basım). CENGAGE Öğrenme, s. 97.
2. Helmenstine, Todd. (15 Şubat 2018). Kimyasal Tepkimenin Teorik Verimi Nasıl Hesaplanır? Alınan adres: thoughtco.com
3. Chieh C. (13 Haziran 2017). Teorik ve Gerçek Verimler. Kimya LibreTexts. Şu kaynaktan alındı: chem.libretexts.org
4. Khan Akademisi. (2018). Sınırlayıcı reaktifler ve yüzde verim. Alınan: khanacademy.org
5. Giriş Kimyası. (N.D.). Verimleri. Alınan: saylordotorg.github.io
6. Genel kimyada giriş dersi. (N.D.). Reaktif ve performansı sınırlandırın. Valladolid Üniversitesi. Alınan: eis.uva.es