Teoretisk prestanda

Vad är teoretisk prestanda?

han teoretisk prestanda Från en kemisk reaktion är den maximala mängden som kan erhållas från en produkt som antar den fullständiga omvandlingen av reaktanterna. När en av reagensen delvis reagerar för kinetiska, termodynamiska eller experimentella skäl, är den resulterande prestanda lägre än teoretikern.

Detta koncept gör det möjligt att jämföra klyftan mellan de kemiska reaktionerna skrivna på papper (kemiska ekvationer) och verklighet. Vissa kan se väldigt enkla ut, men experimentellt komplexa och med låga utbyten; Medan andra kan de bli omfattande men enkla och höga prestanda när de utför dem.

Alla kemiska reaktioner och reagensmängder har en teoretisk prestanda. Tack vare detta kan en grad av effektiviteten hos processvariablerna och framgångarna fastställas; En högre prestanda (och vid kortare tid) är bättre de förhållanden som valts för reaktion.

För en viss reaktion kan du således välja ett intervall av temperaturer, agitationshastigheten, tiden etc., och genomföra optimal prestanda. Syftet med sådana ansträngningar är att ungefärliga teoretiska prestationer till verklig prestanda.

Vad är teoretisk prestanda?

Den teoretiska prestanda är mängden produkt som erhålls från en reaktion under antagande av en 100%omvandling; det vill säga hela begränsande reagenset måste konsumeras.

Så all syntes måste idealiskt ge experimentell eller verklig prestanda lika med 100%. Även om detta inte händer finns det reaktioner med höga utbyten (> 90%)

Det uttrycks i procent, och för att beräkna den måste reaktionens kemiska ekvation användas. Från stökiometri bestäms det för en viss begränsande reagens hur mycket produkt som härstammar. Sedan jämförde, jämförde mängden produkt som erhållits (verklig prestanda) med det för det bestämda teoretiska värdet:

Kan tjäna dig: extern elektronisk konfiguration

% prestanda = (verklig prestanda/teoretisk prestanda) ∙ 100%

Denna % av utbytet tillåter uppskattning av hur effektiv reaktionen har varit under de valda förhållandena. Dess värden oscillerar drastiskt beroende på vilken typ av reaktion. För vissa reaktioner kan till exempel ett 50% utbyte (hälften av det teoretiska utbytet) betraktas som en framgångsrik reaktion.

Men vad är enheterna för nämnda prestanda? Reagensmassan, det vill säga deras mängd gram eller mullvad. För att bestämma prestandan för en reaktion måste därför de gram eller mullvad som teoretiskt kan erhållas vara kända.

Ovanstående kan klargöras med ett enkelt exempel.

Exempel på teoretisk prestanda

Exempel 1

Tänk på följande kemiska reaktion:

A + B => C

1st + 3GB => 4GC

Den kemiska ekvationen har endast stökiometriska koefficienter 1 för arter A, B och C. Eftersom de är hypotetiska arter är dess molekylära eller atommassor okända, men massandelen där de reagerar; Detta är, för varje gram av en reagering 3 g B för att ge 4 g C (massbevarande).

Därför är den teoretiska prestanda för denna reaktion 4 g c när den reagerar 1 g av A med 3 g b.

Vad skulle vara den teoretiska prestationen om du har 9G av en? För att beräkna det räcker det att använda omvandlingsfaktorn som hänför sig till och C:

(9g a) ∙ (4g c/1g a) = 36g c

Observera att den teoretiska prestandan nu är 36 g i istället för 4G C, eftersom det finns mer reaktivt på.

Två metoder: Två utbyten

För den tidigare reaktionen finns det två metoder för att producera c. Antagande att båda lämnar med 9 g av A har var och en sin egen verkliga prestanda. Den klassiska metoden tillåter 23 g c att erhållas inom 1 timme; Medan den moderna metoden kan 29 g C erhållas på en halvtimme.

Det kan tjäna dig: kärnkemi: historia, studieområde, områden, applikationer

Vad är % avkastningen för var och en av metoderna? Genom att veta att den teoretiska prestanda är 36 g till tillämpas den allmänna formeln:

% prestanda (klassisk metod) = (23 g c/ 36g c) ∙ 100%

63,8%

% prestanda (modern metod) = (29 g c/ 36g c) ∙ 100%

80,5%

Logiskt sett har den moderna metoden genom att orsaka fler gram C från de 9 gram av en (plus de 27 gram B) ett utbyte på 80,5%, högre än utbytet av 63,8% av den klassiska metoden.

Vilka av de två metoderna väljer? Vid första anblicken verkar den moderna metoden mer livskraftig än den klassiska metoden; I beslutet.

Exempel 2

Tänk på exoterm och lovande reaktion som en energikälla:

H₂ + ANTINGEN₂ => H₂ANTINGEN

Observera att som i föregående exempel de stökiometriska koefficienterna för H₂ Jag₂ De är 1. Det finns 70 g h₂ blandad med 150 g o₂, Vad blir reaktionens teoretiska prestanda? Vad är prestandan om 10 och 90 g H erhålls₂ANTINGEN?

Här är osäker på hur många gram h h₂ eller o₂ reagera; Därför måste molens mullvadar bestämmas den här gången:

Mol av h₂= (70 g) ∙ (mol h₂/2 g)

35 mol

Mol O₂= (150 g) ∙ (mol eller₂/32g)

4,69 mol

Det begränsande reagenset är syre, eftersom 1 mol av h₂ reagerar med 1 mol O₂; och med 4,69 mol eller₂, Då kommer de att reagera 4,69 mol h₂. Också molen av h₂Eller bildas kommer att vara lika med 4,69. Därför är den teoretiska prestanda 4,69 mol eller 84,42 g h₂Eller (multiplicera molen med molekylmassan i vattnet).

Kan tjäna dig: Rosario köldmedium

Brist på syre och överskott av föroreningar

Om 10 g H producerar₂Eller prestandan kommer att vara:

% prestanda = (10 g h₂O/84.42 g h₂O) ∙ 100%

11,84%

Vilket är lågt eftersom en enorm volym väte blandades med mycket lite syre.

Och om, å andra sidan, produceras 90 g₂Eller, föreställningen kommer nu att vara:

% prestanda = (90 g h₂O/ 84.42 g h₂O) ∙ 100%

106,60%

Inget avkastning kan vara högre än teoretikern, så något värde över 100% är en anomali. Det kan dock bero på följande orsaker:

-Produkten ackumulerade andra produkter orsakade av laterala eller sekundära reaktioner.

-Produkten förorenades under eller i slutet av reaktionen.

När det gäller reaktionen från detta exempel är den första orsaken osannolik, eftersom det inte finns någon annan produkt utöver vatten. Den andra orsaken, i händelse av att få 90 g vatten under sådana förhållanden, indikerar att det fanns en inträde av andra gasformiga föreningar (som Co₂ och n₂) att de vägde felaktigt tillsammans med vattnet.

Referenser

1. Khan akademin. Begränsande reagens och perent utbyte. Återhämtat sig från: Khanacademy.org
2. Introduktionskemi. (s.F.). Avkastning. Återhämtat sig från: Saylordotorg.Github.Io
3. Introduktionskurs i allmän kemi. (s.F.). Begränsande reagens och prestanda. University of Valladolid. Återhämtat sig från: eis.druva.är