Wyjaśniamy, czym jest produkt w chemii, proces, w którym produkt jest otrzymywany i jak obliczyć wydajność reakcji.
Czym jest produkt w chemii?
w chemia i jego gałęzie, jest znany jako produkt Substancje otrzymany po zajściu reakcji chemicznej.
W Reakcja chemiczna dwie lub więcej substancji (prostych lub złożonych), zwanych reagenty lub odczynniki, i które przyczyniają się do reakcji materiału atomowego lub cząsteczkowego, który zostanie zmieniony lub zmodyfikowany podczas reakcji.
Kiedyś związki chemiczne odczynników i wytworzył lub zużył określoną kwotę Energia gdy nastąpi reakcja, będziemy mieli do dyspozycji jeden lub więcej produktów.
Produkty otrzymywane z niektórych rodzajów odczynników będą zależeć bezpośrednio od warunków, w jakich zachodzi reakcja chemiczna oraz od charakteru odczynników. Warunki takie jak temperatura czy obecność katalizatorów (innych substancji wpływających na szybkość reakcji) mają decydujące znaczenie dla pogoda potrzeba wytworzenia reakcji.
Jednak niezależnie od rozważanej reakcji chemicznej i warunków, w jakich ona zachodzi, ilość materiał a energia musi być zachowana, to znaczy ilość reagentów (atomy, molekuły, jony), które reagują, muszą być równe ilości utworzonych produktów, a energia zaangażowana na początku reakcji musi być równa energii zaangażowanej na końcu reakcji, niezależnie od tego, czy energia ta jest zużywana, czy uwalniana w którymkolwiek z etapów reakcji .
Bardzo ważne jest, aby zrozumieć, że podczas reakcji chemicznej ilość materii i energii w reagentach nie jest tworzona ani niszczona, aby stać się produktami, tylko przekształca się w nie.
Wydajność reakcji
W ten sam sposób (rzeczywiste) ilości utworzonego produktu nigdy nie są zwykle identyczne z ilościami rozważanymi teoretycznie, ponieważ mają na to wpływ specyficzne właściwości, takie jak czystość odczynników lub zachodzące reakcje wtórne, a także warunki środowiskowe w reakcja jest generowana np temperatura i wilgotność.
Rzeczywiste ilości produktu (otrzymane w praktyce, a nie w wyniku obliczeń teoretycznych) są mniejsze niż teoretyczne, ponieważ z powyższych powodów produkt może zostać utracony na etapach oczyszczania po reakcji, w reakcjach wtórnych, w których te produkty interweniować lub parować, jeśli są lotne.
Maksymalna ilość produktu, jaką można uzyskać podczas reakcji chemicznej, nazywana jest wydajnością teoretyczną. Aby obliczyć wydajność teoretyczną, konieczna jest znajomość odczynnika ograniczającego reakcję (odczynnik, który jako pierwszy jest wyczerpywany podczas reakcji).
Ilość rzeczywistego produktu, która jest uzyskiwana w reakcji chemicznej, nazywana jest wydajnością procentową.
W poniższym przykładzie zobaczymy, jak obliczyć wydajność teoretyczną i procentową wydajność reakcji chemicznej, w której trzeba będzie zidentyfikować odczynnik ograniczający.
Załóżmy, że mamy następującą reakcję, w której 2,80 g glinu reaguje z 4,25 g dichloru:
Są różne metody aby zidentyfikować odczynnik ograniczający i ważne jest, aby wyjaśnić, że odczynnik ograniczający niekoniecznie jest odczynnikiem, który: masa musi rozpocząć reakcję. Opiszemy dwie z tych metod:
Metoda 1. Polega na obliczeniu kwoty krety reagenty wykorzystujące masy rzeczywiste i masy molowe (Zło) Y M (Cl2) w tym przypadku) każdego odczynnika. Następnie obliczany jest rzeczywisty stosunek molowy (iloraz ilości substancji (mole) między reagentami, czyli przy użyciu mas początkowych. Ten rzeczywisty stosunek molowy jest następnie porównywany ze stosunkiem stechiometrycznym reagentów w zrównoważonym równaniu (obliczonym przy użyciu współczynników stechiometrycznych).
Widać, że stosunek rzeczywisty jest większy niż stosunek stechiometryczny, więc glin (którego liczba moli znajduje się w liczniku ilorazu) jest w nadmiarze, a odczynnikiem ograniczającym jest dichlor.
Metoda 2. W tej metodzie posługujemy się definicją mola reakcyjnego. Mol reakcji uzyskuje się, gdy reagują współczynniki stechiometryczne zrównoważonego lub skorygowanego równania chemicznego. W reakcji, którą analizujemy, 1 mol reakcji otrzymuje się, gdy 2 mole glinu reagują z 3 molami dichloru, tworząc 2 mole AlCl3, co można przedstawić następującymi równaniami:
W ten sposób reakcja zachodzi więcej razy, im więcej ma moli reakcji. Odczynnik z najmniejszą ilością moli reakcyjnych jest czynnikiem ograniczającym, ponieważ z tym odczynnikiem reakcja może zachodzić mniej razy.
Używając moli reakcji i moli odczynnika, odczynnik ograniczający można zidentyfikować w następujący sposób:
Zgodnie z tą metodą Cl2 jest również odczynnikiem ograniczającym, ponieważ generuje mniej moli reakcji.
Gdy wiemy, że dichlor jest odczynnikiem ograniczającym, możemy obliczyć wydajność teoretyczną jako:
Następnie przeliczamy mole z wydajności teoretycznej na gramy, używając masy molowej AlCl3 (M (AlCl3)), a następnie obliczyć procentową wydajność:
Na koniec oblicza się procentową lub rzeczywistą wydajność reakcji chemicznej:
A dla przykładu, który analizujemy, będzie to: