Prestasi teoritis dalam apa yang ia ada dan contohnya

The prestasi teoritis tindak balas kimia adalah jumlah maksimum yang boleh diperolehi daripada produk yang menerima transformasi lengkap reaktan. Bila untuk sebab-sebab kinetik, termodinamik atau eksperimen salah satu reaktan bertindak balas sebahagian, hasil yang dihasilkan kurang daripada teori.

Konsep ini membolehkan untuk membandingkan jurang antara tindak balas kimia yang ditulis di atas kertas (persamaan kimia) dan realiti. Sesetengah mungkin kelihatan sangat mudah, tetapi secara eksperimen kompleks dan dengan hasil yang rendah; manakala yang lain, boleh menjadi prestasi yang luas tetapi mudah dan tinggi untuk menjadikannya.

Semua tindak balas kimia dan kuantiti reagen mempunyai hasil teori. Terima kasih kepada ini, tahap keberkesanan pembolehubah proses dan kejayaan dapat ditubuhkan; semakin tinggi hasil (dan masa yang lebih pendek), lebih baik keadaan yang dipilih untuk tindak balas adalah.

Oleh itu, untuk reaksi yang diberikan anda boleh memilih pelbagai suhu, kelajuan agitasi, masa, dan lain-lain, dan melaksanakan prestasi yang optimum. Tujuan usaha semacam itu adalah untuk menghampiri prestasi teoritis dengan prestasi sebenar.

Indeks

• 1 Apakah hasil teoritis??
• 2 Contoh
  • 2.1 Contoh 1
  • 2.2 Contoh 2
• 3 Rujukan

Apakah prestasi teorinya?

Hasil teoritis adalah jumlah produk yang diperolehi daripada reaksi yang mengandaikan penukaran 100%; iaitu, semua reagen pembatas mesti dimakan.

Kemudian, semua sintesis sebaiknya memberikan prestasi eksperimen atau sebenar sama dengan 100%. Walaupun ini tidak berlaku, terdapat reaksi dengan hasil yang tinggi (> 90%)

Ia dinyatakan dalam peratusan, dan untuk mengira ia terlebih dahulu anda harus menggunakan persamaan kimia reaksi itu. Dari stoikiometri, ia ditentukan untuk sejumlah reagen yang mengehadkan berapa banyak produk yang dihasilkan. Kemudian, apabila ini dilakukan, kuantiti produk yang diperoleh (hasil sebenar) dibandingkan dengan nilai teoretikal yang ditentukan:

Prestasi% = (prestasi sebenar / prestasi teoritis) ∙ 100%

Hasil% ini membolehkan kita untuk menganggarkan betapa cekap tindak balas tersebut dalam keadaan yang dipilih. Nilai mereka berayun secara drastik bergantung kepada jenis reaksi. Sebagai contoh, untuk beberapa reaksi, hasil sebanyak 50% (separuh hasil teori) boleh dianggap sebagai reaksi yang berjaya.

Tetapi apakah unit-unit prestasi tersebut? Jisim reagen, iaitu, gram atau tahi lalat. Oleh itu, untuk menentukan prestasi reaksi mestilah mengetahui gram atau tahi lalat yang secara teorinya boleh didapati.

Di atas boleh dijelaskan dengan contoh mudah.

Contohnya

Contoh 1

Pertimbangkan tindak balas kimia berikut:

A + B => C

1gA + 3gB => 4gC

Persamaan kimia hanya mempunyai koefisien stoikiometrik 1 untuk spesies A, B dan C. Oleh kerana mereka adalah spesies hipotetis, massa molekul atau atom mereka tidak diketahui, tetapi proporsi massa yang mereka bereaksi berada di tangan; iaitu, bagi setiap gram A, 3 g B bertindak balas untuk memberikan 4 g C (pemuliharaan jisim).

Oleh itu, hasil teori untuk tindak balas ini adalah 4 g C apabila 1g A A bertindak balas dengan 3g B.

Apakah hasil teoretikal jika anda mempunyai 9g A? Untuk mengiranya, sudah cukup untuk menggunakan faktor penukaran yang mengaitkan A dan C:

(9g A) ∙ (4g C / 1g A) = 36g C

Perhatikan bahawa sekarang hasil teori adalah 36 g C dan bukannya 4 g C, kerana ia mempunyai lebih banyak reagen A.

Dua kaedah: dua hasil

Untuk reaksi di atas terdapat dua kaedah untuk menghasilkan C. Dengan mengandaikan bahawa kedua-duanya bermula dengan 9g A, masing-masing mempunyai prestasi sebenar sendiri. Kaedah klasik membolehkan memperoleh 23 g C dalam tempoh 1 jam; sambil menggunakan kaedah moden, anda boleh mendapat 29 g C dalam masa setengah jam.

Apakah hasil% untuk setiap kaedah? Mengetahui bahawa hasil teori adalah 36 g C, kami menerapkan formula umum:

Prestasi% (kaedah klasik) = (23g C / 36g C) ∙ 100%

63.8%

Prestasi% (kaedah moden) = (29g C / 36g C) ∙ 100%

80.5%

Secara logik, kaedah moden untuk menghasilkan lebih banyak gram C dari 9 gram A (ditambah 27 gram B) mempunyai hasil 80.5%, lebih tinggi daripada hasil 63.8% daripada kaedah klasik.

Antara kaedah yang manakah untuk dipilih? Pada pandangan pertama, kaedah moden kelihatan lebih berdaya maju daripada kaedah klasik; Walau bagaimanapun, aspek ekonomi dan kemungkinan kesan alam sekitar masing-masing dimainkan dalam keputusan itu.

Contoh 2

Pertimbangkan reaksi eksotermik dan menjanjikan sebagai sumber tenaga:

H₂ + O₂ => H₂O

Perhatikan bahawa, seperti dalam contoh terdahulu, pekali stoikiometrik H₂ dan O₂ mereka adalah 1. Anda mempunyai 70g H₂ dicampur dengan 150g O₂, Apakah hasil teoritis reaksi? Apakah hasilnya jika anda mendapat 10 dan 90g H₂O?

Di sini tidak pasti berapa gram H₂ atau O₂ mereka bertindak balas; Oleh itu, tahi lalat setiap spesies mesti ditentukan masa ini:

Moles de H₂= (70g) ∙ (mol H₂/ 2g)

35 mol

Moles de O₂= (150g) ∙ (mol O₂/ 32g)

4.69 mol

Reagen pembatas adalah oksigen, kerana 1mol H₂ bereaksi dengan 1olol O₂; dan mempunyai 4.69 mol O₂, maka 4.69 mol H akan bereaksi₂. Juga, tahi lalat H₂Atau terbentuk akan sama dengan 4.69. Oleh itu, hasil teori adalah 4.69 mol atau 84.42g H₂O (mendarabkan tahi lalat oleh jisim molekul air).

Kekurangan oksigen dan kekotoran yang berlebihan

Sekiranya 10g H dihasilkan₂Atau, prestasi akan menjadi:

Prestasi% = (10g H₂O / 84.42g H₂O) ∙ 100%

11.84%

Yang rendah kerana sejumlah besar hidrogen bercampur dengan oksigen yang sangat kecil.

Dan jika, sebaliknya, 90g H dihasilkan₂Atau, prestasi sekarang akan menjadi:

Prestasi% = (90g H₂O / 84.42g H₂O) ∙ 100%

106.60%

Tiada prestasi boleh lebih besar daripada teori, jadi apa-apa nilai di atas 100% adalah anomali. Walau bagaimanapun, ia mungkin disebabkan oleh sebab-sebab berikut:

-Produk ini mengumpul produk lain yang disebabkan oleh tindak balas sisi atau sekunder.

-Produk tersebut tercemar semasa atau pada akhir tindak balas.

Dalam hal tindak balas contoh ini, sebab pertama tidak mungkin, kerana tidak ada produk lain selain air. Sebab kedua, jika anda benar-benar mendapat 90g air di bawah keadaan sedemikian, menunjukkan bahawa terdapat kemasukan sebatian gas lain (seperti CO₂ dan N₂) yang dilabel dengan salah dengan air.

Rujukan

1. Whitten, Davis, Peck & Stanley. (2008). Kimia (Ed ed.). Pembelajaran CENGAGE, hl 97.
2. Helmenstine, Todd. (15 Februari 2018). Cara Menghitung Hasil Teoretikal Reaksi Kimia. Diperolehi daripada: thoughtco.com
3. Chieh C. (13 Jun 2017). Hasil Teoritis dan Sebenar. Chemistry FreeTexts. Diperolehi daripada: chem.libretexts.org
4. Khan Academy. (2018). Mengehadkan reagen dan peratus hasil. Diperolehi daripada: khanacademy.org
5. Kimia Pengenalan. (s.f.). Hasil. Diperolehi daripada: saylordotorg.github.io
6. Kursus pengenalan dalam kimia am. (s.f.). Mengehadkan reagen dan prestasi. Universiti Valladolid. Diperolehi daripada: eis.uva.es