Teoreettinen suorituskyky

Mikä on teoreettinen suorituskyky?

Hän teoreettinen suorituskyky Kemiallisesta reaktiosta on suurin määrä, joka voidaan saada tuotteesta olettaen reagenssien täydellisen muunnoksen. Kun kineettisten, termodynaamisten tai kokeellisten syiden osalta yksi reagenssista reagoi osittain, tuloksena oleva suorituskyky on alempi kuin teoreetikko.

Tämä käsite mahdollistaa paperille kirjoitettujen kemiallisten reaktioiden (kemialliset yhtälöt) ja todellisuuden välisen aukon vertaamisen. Jotkut saattavat näyttää hyvin yksinkertaisilta, mutta kokeellisesti monimutkaisilta ja alhaisilta saannilta; Toiset toiset, heistä voi tulla laaja, mutta yksinkertainen ja korkea suorituskyky esittäessään niitä.

Kaikilla kemiallisilla reaktioilla ja reagenssimäärillä on teoreettinen suorituskyky. Tämän ansiosta voidaan vahvistaa tie, prosessimuuttujien tehokkuus; Korkeampi suoritus.

Siten tiettyyn reaktioon voit valita lämpötilan väliaikaisen, levottomuuden nopeuden, ajan jne., ja suorita optimaalinen suorituskyky. Tällaisten pyrkimysten tarkoituksena on arvioida teoreettinen suorituskyky todelliselle suoritukselle.

Mikä on teoreettinen suorituskyky?

Teoreettinen suorituskyky on reaktiosta saadun tuotteen määrä olettaen 100%: n muuntamisen; eli koko rajoittava reagenssi on kulutettava.

Joten kaiken synteesin on mieluiten annettava kokeellinen tai todellinen suorituskyky, joka on yhtä suuri kuin 100%. Vaikka tätä ei tapahdu, on olemassa reaktioita, joilla on korkeat saannot (> 90%)

Se ilmaistaan ​​prosentteina, ja sen laskemiseksi on käytettävä reaktion kemiallista yhtälöä. Stoikiometriasta se määritetään tietylle määrälle rajoittavalle reagenssille, kuinka paljon tuotetta on peräisin. Sitten valmistettua saadun tuotteen määrää (todellinen suorituskyky) määritetyn teoreettisen arvon määrään:

Voi palvella sinua: ulkoinen sähköinen kokoonpano

% suorituskyky = (todellinen suorituskyky/teoreettinen suorituskyky) ∙ 100%

Tämä saannon % mahdollistaa arvioinnin, kuinka tehokas reaktio on ollut valituissa olosuhteissa. Sen arvot värähtelevät dramaattisesti reaktion tyypistä riippuen. Esimerkiksi joillekin reaktioille 50%: n saanto (puolet teoreettisesta saannosta) voidaan pitää onnistuneena reaktiona.

Mutta mitkä ovat mainitun esityksen yksiköt? Reagenssien massa, toisin sanoen niiden määrä grammaa tai moolia. Siksi reaktion suorituskyvyn määrittämiseksi teoreettisesti saadut grammat tai moolit on tiedettävä.

Yllä oleva voidaan selventää yksinkertaisella esimerkillä.

Esimerkkejä teoreettisesta suorituskyvystä

Esimerkki 1

Harkitse seuraavaa kemiallista reaktiota:

A + b => c

1. + 3 Gt => 4GC

Kemiallisella yhtälöllä on vain stökiometriset kertoimet 1 lajeille A, B ja C. Koska ne ovat hypoteettisia lajeja, sen molekyyli- tai atomimassa ei tunneta, mutta massa, jossa ne reagoivat; Tämä on jokaiselle gramma React 3 g b: tä, jotta saadaan 4 g C: tä (massan säilyttäminen).

Siksi tämän reaktion teoreettinen suorituskyky on 4 g c: tä, kun reagoi 1 g: n A: n 3 g: n b: n kanssa.

Mikä olisi teoreettinen esitys, jos sinulla on 9 g? Sen laskemiseksi riittää käyttämään muuntokerrointa, joka liittyy ja C:

(9G a) ∙ (4G C/1G A) = 36G C

Huomaa, että nyt teoreettinen suorituskyky on 36 g c 4G C: n sijasta, koska reaktiivisempaa on enemmän.

Kaksi menetelmää: kaksi satoa

Edellisessä reaktiossa on kaksi menetelmää C: n tuottamiseksi. Olettaen, että molemmat lähtevät 9 g: n a: n kanssa, jokaisella on oma todellinen suorituskyky. Klassinen menetelmä sallii 23 g C: n hankkimisen tunnin sisällä; Kun taas nykyaikaisella menetelmällä 29 g C: tä voidaan saada puolen tunnin kuluttua.

Se voi palvella sinua: ydinkemia: historia, opintokenttä, alueet, sovellukset

Mikä on prosentuaalinen sato kunkin menetelmän? Tietäen, että teoreettinen suorituskyky on 36 g C: tä, yleistä kaavaa sovelletaan:

% suorituskyky (klassinen menetelmä) = (23 g c/ 36 g c) ∙ 100%

63,8%

% Suorituskyky (moderni menetelmä) = (29 g c/ 36 g c) ∙ 100%

80,5%

Loogisesti, modernin menetelmän aiheuttamalla enemmän g grammaa C: stä A: n 9 grammasta (plus 27 grammaa B: tä) on 80,5%, mikä on korkeampi kuin sato 63,8% klassisesta menetelmästä.

Mikä kahdesta menetelmästä valitaan? Ensi silmäyksellä nykyaikainen menetelmä näyttää elinkelpoisemmalta kuin klassinen menetelmä; Päätöksessä kunkin taloudellinen näkökohta ja mahdolliset ympäristövaikutukset.

Esimerkki 2

Harkitse eksotermistä ja lupaavaa reaktiota energian lähteenä:

H₂ + JOMPIKUMPI₂ => H₂JOMPIKUMPI

Huomaa, että kuten edellisessä esimerkissä, h: n stökiometriset kertoimet₂ Minä₂ Ne ovat 1. H: tä on 70 g₂ sekoitettu 150 g: n o: n kanssa₂, Mikä on reaktion teoreettinen suorituskyky? Mikä on suorituskyky, jos saadaan 10 ja 90 g h₂JOMPIKUMPI?

Tässä on epävarma kuinka monta grammaa H₂ tai o₂ reagoi; Siksi kunkin lajin moolit on määritettävä tällä kertaa:

H: n moolit₂= (70 g) ∙ (mol h₂/2 g)

35 moolia

O: n moolit₂= (150 g) ∙ (mol tai₂/32G)

4,69 moolia

Rajoittava reagenssi on happea, koska 1 mol h₂ reagoi 1 mol o₂; ja sillä on 4,69 moolia tai₂, Sitten he reagoivat 4,69 moolia H₂. Myös H: n moolit₂Tai muodostettu on yhtä suuri kuin 4,69. Siksi teoreettinen suorituskyky on 4,69 moolia tai 84,42 g h₂Tai (kertomalla moolit veden massalla).

Voi palvella sinua: Rosario -kylmäaine

Hapen puute ja ylimääräiset epäpuhtaudet

Jos 10 g h tuottaa₂Tai esitys on:

% suorituskyky = (10 g h₂O/84,42 g H₂O) ∙ 100%

11,84%

Mikä on alhainen, koska valtava vetytilavuus sekoitettiin hyvin vähän happea.

Ja jos toisaalta 90 g: tä tuotetaan₂Tai esitys on nyt:

% suorituskyky = (90 g H₂O/ 84,42 g H₂O) ∙ 100%

106,60%

Mikään sato ei voi olla korkeampi kuin teoreetikko, joten mikä tahansa yli 100%: n arvo on poikkeavuus. Se voi kuitenkin johtua seuraavista syistä:

-Tuote kertyi muita sivuttaisten tai sekundaaristen reaktioiden aiheuttamia tuotteita.

-Tuote oli saastunut reaktion aikana tai lopussa.

Tämän esimerkin reaktion tapauksessa ensimmäinen syy on epätodennäköinen, koska veden lisäksi ei ole muuta tuotetta. Toinen syy, jos se on todella saanut 90 g vettä sellaisissa olosuhteissa, osoittaa, että muut kaasumaiset yhdisteet olivat merkintä (kuten CO₂ ja n₂) että ne punnitsivat virheellisesti veden kanssa.

Viitteet

1. Khan -akatemia. Reagenssien ja perentin saannon rajoittaminen. Toipunut: khanacademy.org
2. Johdantokemia. (S.F.-A. Sato. Toipunut: Saylordotorg.Github.Io
3. Johdantokurssi yleinen kemia. (S.F.-A. Reagenssin ja suorituskyvyn rajoittaminen. Valladolidin yliopisto. Toipunut: EIS.rypäle.On