Jaka jest teoretyczna wydajność?

Teoretyczna wydajność reakcji chemicznej to ilość uzyskana z produktu reakcji, w której reagent ograniczający został całkowicie zużyty.Podczas gdy chemicy uczą się równoważenia równań chemicznych, w praktyce jeden reagent będzie obecny w mniej niż stechiometrycznych ilościach.Reagent ograniczy, ile produktu jest możliwe z reakcji.Metoda obliczania wydajności teoretycznej jest prosta.Zastosowanie tego obliczenia w środowisku w świecie rzeczywistym jest bardziej przydatne, ale bardziej złożone.

W pierwszym etapie obliczenia wydajności teoretycznej zapisuje się zrównoważone równanie chemiczne i badany jest stosunek moli każdego reagenta.Ilość każdego reagenta jest określana przez ważenie odczynników, pomiar stężeń lub przy użyciu standardowych roztworów.Ograniczający reagent znajduje się poprzez przekształcenie ilości reagentów obecnych na mole każdego reagenta i określanie, w oparciu o stosunki pierwszego kroku, które reagent skończy się przed zastosowaniem wszystkich innych reagentów.Stosunek moli produktu do moli ograniczającego reagenta z zrównoważonego równania jest mnożony przez mole ograniczającego reagenta dostępnego w celu znalezienia moli produktu.Następnie, stosując masę cząsteczkową produktu, odpowiedź ta jest przekształcana w gram produktu lub innej odpowiedniej miary.

W laboratorium chemicy zaczynają od proponowanej reakcji.Produkty reakcji są przewidywane i potwierdzane przez eksperyment.Zrównoważone równanie chemiczne jest napisane przy użyciu wiedzy o reakcji.Biorąc pod uwagę stężenia początkowe każdego reagenta, wybierany jest reagent ograniczający, a wydajność oblicza się na podstawie tego reagenta całkowicie przekształcanego na produkt.W przyszłych eksperymentach lub analizie próbek faktyczna wydajność zostanie porównana z teoretyczną wydajnością i przyczynami utraty produktu.

W celu obliczenia wydajności teoretycznej, konieczne jest znanie reagentów i produktów reakcji.Może to być bardziej złożone w rzeczywistych środowiskach przemysłowych w porównaniu z warunkami laboratoryjnymi.Na przykład reakcja może występować w stanie kwaśnym lub podstawowym i może wystąpić korozja rur, które uwalniają metale, które mogą działać jako katalizatory.Obliczenia laboratoryjne powinny być wspierane przez próbki pobierane z procesu zainteresowania.

Zazwyczaj reakcje nieorganiczne, szczególnie te, które wytwarzają stały osad lub produkt lotny, można przeprowadzić w warunkach, które dają całkowitą reakcję reagenta ograniczającego.Reakcje te mogą często przynieść blisko 100% teoretycznego.Reakcje organiczne często wytwarzają wiele innych produktów ubocznych z powodu mniej czystego strumieni reagentów i mnogości możliwych reakcji.Procesy przemysłowe obejmujące reakcje organiczne w przemyśle rzadko dają wyniki zbliżające się do wydajności teoretycznej.Procesy te zwykle wymagają późniejszych etapów separacji i oczyszczania.