Vad är det teoretiska avkastningen?

Teoretiskt utbyte av en kemisk reaktion är mängden som erhålls av en produkt av en reaktion där den begränsande reaktanten konsumerades fullständigt.Medan kemister lär sig att balansera kemiska ekvationer, kommer en reaktant i praktiken att finnas i mindre än stökiometriska mängder.Reaktanten kommer att begränsa hur mycket produkt som är möjlig från reaktionen.Metoden för att beräkna teoretiskt utbyte är enkel.Att tillämpa denna beräkning i en verklig världsmiljö är mer användbar, men mer komplex.

I det första steget i beräkningen av teoretiskt utbyte skrivs den balanserade kemiska ekvationen och förhållandet mellan varje reaktant undersöks.Mängden av varje reaktant bestäms genom att väga reagens, mäta koncentrationer eller använda standardlösningar.Den begränsande reaktanten hittas genom att konvertera mängden reaktanter som finns till mol för varje reaktant och bestämma, baserat på förhållandena för det första steget, som reaktanten kommer att rinna ut innan de andra reaktanterna alla används.Förhållandet mellan mullvad med produkt och mol för att begränsa reaktanten från den balanserade ekvationen multipliceras med molen med begränsande reaktant som finns tillgängliga för att hitta molens mol.Sedan med hjälp av produktens molekylvikt konverteras detta svar till gram av produkt eller annat lämpligt mått.

I laboratoriet börjar kemisterna med en föreslagen reaktion.Reaktionsprodukterna förutsägs och bekräftas genom experiment.En balanserad kemisk ekvation skrivs med hjälp av kunskap om reaktionen.Med tanke på startkoncentrationerna för varje reaktant väljs den begränsande reaktanten, och utbytet beräknas baserat på att reaktanten helt omvandlas till produkten.I framtida experiment eller provanalys kommer det faktiska utbytet att jämföras med det teoretiska utbytet och orsakerna till bestämda produktförlust.

För att beräkna teoretiskt utbyte är det nödvändigt att känna till reaktionens reaktanter och produkter.Detta kan vara mer komplicerat i verkliga industriella miljöer jämfört med laboratorieförhållanden.Reaktionen, till exempel, kan förekomma inom ett surt eller grundläggande tillstånd, och det kan finnas korrosion av rör som frigör metaller som kan fungera som katalysatorer.Laboratoriberäkningar bör stödjas av prover som dras från intresseprocessen.

Typiskt kan oorganiska reaktioner, särskilt de som producerar en fast fällning eller en flyktig produkt, genomföras under förhållanden som ger fullständig reaktion av den begränsande reaktanten.Dessa reaktioner kan ofta ge nära 100% av det teoretiska.Organiska reaktioner producerar ofta många fler biprodukter på grund av mindre rena reaktantströmmar och mångfalden av möjliga reaktioner.Industriella processer som involverar organiska reaktioner i industrin ger sällan resultat som närmar sig det teoretiska utbytet.Dessa processer kräver vanligtvis efterföljande separerings- och reningssteg.