ТЕОРИЈСКА ПРЕДСТАВА: ОД ЧЕГА СЕ САСТОЈИ И ПРИМЕРИ - ХЕМИЈА - 2026

Теоријски принос хемијске реакције је максимална количина која се може добити из производа преузима комплетну трансформацију реактаната. Када из кинетичких, термодинамичких или експерименталних разлога један од реактаната делимично реагује, добијени принос је мањи од теоријског.

Овај концепт вам омогућава да упоредите јаз између хемијских реакција написаних на папиру (хемијске једначине) и стварности. Неки могу изгледати врло једноставно, али експериментално сложено и с малим приносом; док други могу бити опсежни, али једноставни и високих перформанси када се изводе.

Извор: Пкхере

Све хемијске реакције и количине реагенса имају теоретски принос. Захваљујући томе, може се утврдити степен ефикасности варијабли процеса и резултата; што је већи принос (и што је краће време), то су бољи услови одабрани за реакцију.

Тако се за дату реакцију може изабрати температурни опсег, брзина мешања, време итд. И постићи оптимални учинак. Сврха таквих напора је приближити теоријски принос стварном приносу.

Шта је теоретски принос?

Теоретски принос је количина производа добијеног реакцијом која претпоставља 100% конверзију; то јест, сви ограничавајући реагенси морају бити потрошени.

Дакле, свака синтеза би у идеалном случају требала да даје експериментални или стварни принос једнак 100%. Иако се то не догађа, постоје реакције са високим приносима (> 90%)

Изражава се у процентима, а да бисте их израчунали прво морате да прибегнете хемијској једначини реакције. Из стехиометрије се одређује за одређену количину ограничавајућих реагенса колико производа настаје. Након тога, добијена количина производа (стварни принос) се упоређује са оном утврђене теоријске вредности:

% Принос = (Стварни принос / Теоретски принос) ∙ 100%

Овај% приноса омогућава процену ефикасности реакције у одабраним условима. Њихове вредности драстично варирају у зависности од врсте реакције. На пример, за неке реакције 50% приноса (половина теоријског приноса) може се сматрати успешном реакцијом.

Али које су јединице такве перформансе? Маса реактаната, односно њихов број грама или молова. Стога, да би се одредио принос реакције, морају се знати грамови или молови који се теоретски могу добити.

Наведено се може појаснити једноставним примером.

Примери

Пример 1

Размотрите следећу хемијску реакцију:

А + Б => Ц

1гА + 3гБ => 4гЦ

Хемијска једначина има само 1 стехиометријски коефицијент за врсте А, Б и Ц. Како су хипотетичке врсте, њихове молекуларне или атомске масе нису познате, али однос масе у коме они реагују је доступан; то јест, на сваки грам А, 3 г Б реагује и даје 4 г Ц (очување масе).

Према томе, теоријски принос ове реакције је 4 г Ц када 1 г А реагује са 3 г Б.

Какав би био теоретски принос ако имамо 9 г А? Да бисте га израчунали, само користите фактор конверзије који се односи на А и Ц:

(9 г А) ∙ (4 г Ц / лг А) = 36 г

Имајте на уму да је сада теоретски принос 36 г Ц уместо 4 г Ц, јер постоји више реагенса А.

Две методе: два повратка

За горњу реакцију постоје две методе за добијање Ц. Под претпоставком да обе почну са 9 г А, сваки има сопствени стварни принос. Класична метода омогућава добијање 23 г Ц у периоду од 1 сата; током коришћења савремене методе, 29 г Ц се може добити за пола сата.

Колики је% принос за сваку од метода? Знајући да је теоријски принос 36 г Ц, примењује се општа формула:

% приноса (класична метода) = (23г Ц / 36г Ц) ∙ 100%

63,8%

% приноса (савремена метода) = (29г Ц / 36г Ц) ∙ 100%

80,5%

Логично је да савремена метода пореклом више грама Ц из 9 грама А (плус 27 грама Б) има принос од 80,5%, што је већи од приноса од 63,8% класичне методе.

Коју од две методе одабрати? На први поглед, савремена метода делује одрживије од класичне; Међутим, у одлуци играју економски аспект и могући утицаји на животну средину сваког од њих.

Пример 2

Узмите у обзир егзотермне и обећавајуће реакције као извор енергије:

Х ₂ + О ₂ => Х ₂ О

Имајте на уму да као иу претходном примеру, стехиометријске коефицијенти Х ₂ и О ₂ су 1. Ако имате 70г Х ₂ помешан са 150г оф О ₂ , што ће бити теоријски принос реакције? Шта је принос ако 10 и 90г од Х ₂ О се добијају?

Овде је неизвесно колико грама Х ₂ или О ₂ реагује; стога се овај пут морају утврдити молови сваке врсте:

Молови Х ₂ = (70г) ∙ (мол Х ₂ / 2г)

35 молова

Мола излазних ₂ = (150г) ∙ (мол О ₂ / 32Г)

4.69 молова

Гранични реагенс је кисеоник, због 1 мол Х ₂ реагује са 1 мол на О ₂ ; а пошто има 4.69 мола О ₂ , онда 4,69 мола Х _{2 ће} реаговати . Исто тако, мола Х ₂ О формираног ће бити једнака 4,69. Дакле, теоријски принос је 4,69 ммола или 84.42г Х ₂ О (множењем молова по молекулске масе воде).

Недостатак кисеоника и вишак нечистоћа

Ако 10г Х ₂ производе О, принос ће бити:

% Принос = (10г Х ₂ О / 84.42г Х ₂ О) ∙ 100%

11,84%

Што је мало јер је огромна запремина водоника помешана са веома мало кисеоника.

И ако, с друге стране, 90г Х ₂ О су произведени , принос ће сада бити:

% Принос = (90г Х ₂ О / 84.42г Х ₂ О) ∙ 100%

106.60%

Ниједан учинак не може бити већи од теоријског, па било шта изнад 100% представља аномалију. Међутим, то може бити последица следећих узрока:

-Производ је акумулирао друге производе проузроковане споредним или секундарним реакцијама.

-Производ је контаминиран током или на крају реакције.

У случају реакције у овом примеру, први узрок је мало вероватно, јер нема другог производа осим воде. Други узрок ако 90г воде је уствари добијено под таквим условима, указује да постоји улазак осталих гасовитих једињења (као што су ЦО ₂ и Н ₂ ) који су погрешно измереног заједно са водом.

Референце

1. Вхиттен, Давис, Пецк и Станлеи. (2008). Хемија. (8. изд.). ЦЕНГАГЕ Леарнинг, стр. 97.
2. Хелменстине, Тодд. (2018, 15. фебруара). Како израчунати теоријски принос хемијске реакције. Опоравак од: тхинкцо.цом
3. Цхиех Ц. (13. јуна 2017). Теоретски и стварни приноси. Цхемистри ЛибреТектс. Опоравак од: цхем.либретектс.орг
4. Академија Кан. (2018). Ограничавајући реагенси и проценат принос. Опоравак од: кханацадеми.орг
5. Уводна хемија. (сф) Приноси. Опоравак од: саилордоторг.гитхуб.ио
6. Уводни курс из опште хемије. (сф) Ограничавање реагенса и перформанси. Универзитет у Валладолиду. Опоравак од: еис.ува.ес