Теоретично представяне в това, което се състои и примери

на теоретично представяне на химична реакция е максималното количество, което може да бъде получено от продукт, предполагащ пълна трансформация на реагентите. Когато за кинетични, термодинамични или експериментални причини един от реактивите частично реагира, полученият добив е по-малък от теоретичния.

Тази концепция позволява да се сравни разликата между химичните реакции, написани на хартия (химически уравнения) и реалността. Някои може да изглеждат много прости, но експериментално сложни и с ниски добиви; докато други, могат да бъдат обширни, но прости и с висока производителност, за да ги направят.

Всички химични реакции и количествата реагенти имат теоретичен добив. Благодарение на това може да се установи степен на ефективност на променливите на процеса и успехите; колкото по-висок е добивът (и колкото по-кратък е времето), толкова по-добри са избраните условия за реакцията.

По този начин, за дадена реакция можете да изберете диапазон от температури, скорост на разбъркване, време и т.н. и да извършите оптимална работа. Целта на тези усилия е да се сближат теоретичните резултати с действителните резултати.

индекс

• 1 Какъв е теоретичният добив?
• 2 Примери
  • 2.1 Пример 1
  • 2.2 Пример 2
• 3 Препратки

Какво е теоретичното представяне?

Теоретичният добив е количеството на продукта, получено от реакция при 100% конверсия; всички ограничаващи реагенти трябва да се консумират.

След това всички синтези в идеалния случай трябва да дадат експериментална или реална производителност, равна на 100%. Въпреки че това не се случва, има реакции с висок добив (> 90%)

Тя се изразява в проценти и за да се изчисли първо, трябва да се прибегне до химическото уравнение на реакцията. От стехиометрията се определя за определено количество ограничаващ реагент колко продукт произхожда. След това, когато това е направено, количеството на получения продукт (действителен добив) се сравнява с това на определената теоретична стойност:

Производителност% = (Действително представяне / Теоретично представяне) ∙ 100%

Този% добив ни позволява да преценим колко е ефективна реакцията при избраните условия. Стойностите им се колебаят драстично в зависимост от вида на реакцията. Например, за някои реакции добив от 50% (половината от теоретичния добив) може да се счита за успешна реакция.

Но какви са единиците за подобно изпълнение? Масата на реактивите, т.е. количеството грамове или молове. Ето защо, за да се определи изпълнението на реакцията трябва да знаят грамовете или моловете, които теоретично могат да бъдат получени.

Горното може да бъде изяснено с прост пример.

Примери

Пример 1

Помислете за следната химическа реакция:

А + В => С

1gA + 3gB => 4gC

Химическото уравнение има само стехиометрични коефициенти 1 за видове А, В и С. Тъй като те са хипотетични видове, техните молекулни или атомни маси са неизвестни, но масовото съотношение, в което те реагират, е под ръка; т.е. за всеки грам А 3 g от В реагират, за да се получат 4 g С (запазване на масата).

Следователно, теоретичният добив за тази реакция е 4 g С, когато 1 g А реагира с 3g от В.

Какъв би бил теоретичният добив, ако имате 9g от А? За да го изчислим, достатъчно е да използваме коефициента на преобразуване, който се отнася до А и С:

(9g А) 5 (4g С / lg А) = 36 g С

Отбележете, че сега теоретичният добив е 36 g С вместо 4 g С, тъй като той има повече реагент А.

Два метода: два добива

За горната реакция има два метода за получаване на В. Ако приемем, че и двете започват с 9g от А, всеки има своя собствена реална производителност. Класическият метод позволява получаването на 23 g С за период от 1 час; при използване на съвременния метод можете да получите 29 g С за половин час.

Какъв е процентният добив за всеки от методите? Знаейки, че теоретичният добив е 36 g от С, пристъпваме към прилагането на общата формула:

Производителност% (класически метод) = (23g C / 36g C)% 100%

63,8%

Производителност% (съвременен метод) = (29g C / 36g C)% 100%

80.5%

Логично, съвременният метод за създаване на повече грамове С от 9 грама А (плюс 27 грама В) има добив от 80.5%, по-висок от добива на 63.8% от класическия метод..

Кой от двата метода да изберем? На пръв поглед съвременният метод изглежда по-жизнеспособен от класическия метод; Икономическият аспект и евентуалното въздействие върху околната среда на всяко едно от тях влизат в сила в решението.

Пример 2

Помислете за екзотермичната и обещаваща реакция като източник на енергия:

Н₂ + О₂ => H₂О

Отбележете, че както в предишния пример, стехиометричните коефициенти на H₂ и О₂ те са 1. Имате 70g H₂ смесва се със 150 g О₂, Какъв ще бъде теоретичният резултат от реакцията? Какъв е добивът, ако получите 10 и 90g от Н₂О?

Тук не е сигурно колко грама H₂ или О₂ те реагират; следователно, този път трябва да се определят моловете от всеки вид:

Moles de H₂= (70 g) (мола Н₂/ 2g)

35 мола

Moles de O₂= (150 g) mol (mol O₂/ 32g)

4.69 мола

Ограничаващият реагент е кислород, защото 1 mol Н₂ взаимодейства с 1 mol O₂; и имащи 4.69 мола от О₂, след това ще реагират 4.69 мола Н₂. Също така, моловете на Н₂Или формиран ще бъде равен на 4.69. Следователно, теоретичният добив е 4.69 мола или 84.42 г Н₂О (умножаване на моловете с молекулната маса на водата).

Липса на кислород и излишните примеси

Ако са произведени 10g от Н₂Или изпълнението ще бъде:

Производителност% = (10 g Н₂О / 84.42 g Н₂О)% 100%

11,84%

Което е ниско, защото огромен обем водород се смесва с много малко кислород.

И ако, от друга страна, се произвеждат 90g H₂Или сега ефективността ще бъде:

Производителност% = (90 g Н₂О / 84.42 g Н₂О)% 100%

106,60%

Никаква производителност не може да бъде по-голяма от теоретичната, така че всяка стойност над 100% е аномалия. Това обаче може да се дължи на следните причини:

-Продуктът натрупва други продукти, причинени от странични или вторични реакции.

-Продуктът е замърсен по време или в края на реакцията.

В случай на реакция на този пример първата причина е малко вероятна, тъй като освен вода няма друг продукт. Втората причина, ако в действителност получите 90 грама вода при такива условия, показва, че е имало навлизане на други газообразни съединения (като CO₂ и N₂) които са неправилно претеглени заедно с водата.

препратки

1. Уитън, Дейвис, Пек и Стенли. (2008 г.). Химия. (8-мо изд.). CENGAGE Learning, стр. 97.
2. Хелменстина, Тод. (15 февруари 2018 г.). Как да изчислим теоретичния добив на химична реакция. Изтеглено от: thoughtco.com
3. Chieh C. (13 юни 2017 г.). Теоретични и реални добиви. Химия LibreTexts. Изтеглено от: chem.libretexts.org
4. Хан Академия. (2018). Ограничаващи реагенти и процент на добив. Изтеглено от: khanacademy.org
5. Въвеждаща химия. (Н.О.). Добиви. Взето от: saylordotorg.github.io
6. Встъпителен курс по обща химия. (Н.О.). Ограничаващ реагент и ефективност. Университет Валядолид. Изтеглено от: eis.uva.es