Pojasnimo, kaj je produkt v kemiji, postopek, s katerim se produkt pridobi in kako izračunati izkoristek reakcije.
Kaj je izdelek v kemiji?
V kemija in njenih podružnic, je znan kot izdelek snovi pridobljen po kemijski reakciji.
V kemijska reakcija vpletenih sta dve ali več snovi (enostavnih ali sestavljenih), imenovanih reaktanti oz reagenti, in ki prispevajo k reakciji atomski ali molekularni material, ki bo med reakcijo spremenjen ali modificiran.
Enkrat kemične povezave reagentov in ustvarili ali porabili določeno kvoto Energija ko pride do reakcije, bomo imeli na voljo enega ali več izdelkov.
Produkti, pridobljeni iz določenih vrst reagentov, bodo neposredno odvisni od pogojev, v katerih poteka kemična reakcija, in od narave reagentov. Pogoji, kot so temperatura ali prisotnost katalizatorjev (drugih snovi, ki vplivajo na hitrost reakcije), so odločilni pri vreme potreben je za nastanek reakcije.
Vendar ne glede na obravnavano kemično reakcijo in pogoje, v katerih poteka, količina zadeva in energijo je treba ohranjati, to je količino reaktantov (atomi, molekule, ioni) mora biti ta reakcija enaka količini nastalih produktov, energija, vključena na začetku reakcije, pa mora biti enaka energiji, vključeni na koncu reakcije, ne glede na to, ali se ta energija porabi ali sprosti v kateri od reakcijskih stopenj .
Zelo pomembno je razumeti, da se med kemično reakcijo količina snovi in energije v reaktantih ne ustvari ali uniči, da postane produkt, ampak se le pretvori v njih.
Donos reakcije
Na enak način (resnične) količine nastalega produkta niso nikoli identične tistim, ki se obravnavajo teoretično, saj na to vplivajo posebne lastnosti, kot so čistost reagentov ali sekundarne reakcije, ki se pojavijo, pa tudi okoljski pogoji v reakcija nastane npr temperaturo in vlažnost.
Dejanske količine produkta (tiste, pridobljene v praksi in ne kot rezultat teoretičnega izračuna) so manjše od teoretičnih, ker se zaradi zgornjih razlogov lahko produkt izgubi v korakih čiščenja po reakciji, v sekundarnih reakcijah, kjer ti produkti intervenirajo ali v izhlapevanju, če so hlapni.
Največja količina produkta, ki jo lahko dobimo med kemično reakcijo, se imenuje teoretični izkoristek. Za izračun teoretičnega izkoristka je potrebno poznati omejevalni reagent v reakciji (reagent, ki se med reakcijo prvi izčrpa).
Količina dejanskega produkta, ki nastane pri kemični reakciji, se imenuje odstotek izkoristka.
V naslednjem primeru bomo videli, kako izračunati teoretični izkoristek in odstotni izkoristek kemične reakcije, v kateri bo treba identificirati omejevalni reagent.
Recimo, da imamo naslednjo reakcijo, kjer reagira 2,80 g aluminija s 4,25 g diklor:
Obstajajo različni metode identificirati omejevalni reagent in je pomembno pojasniti, da omejevalni reagent ni nujno reagent, ki maso mora začeti reakcijo. Opisali bomo dve od teh metod:
Metoda 1. Sestoji iz izračuna količine madeži reaktanti z uporabo realnih in molskih mas (zlo) Y M (Cl2) v tem primeru) vsakega reagenta. Nato se izračuna dejansko molsko razmerje (količnik med količinami snovi (moli)) med reaktanti, torej z uporabo začetnih mas. To dejansko molsko razmerje se nato primerja s stehiometričnim razmerjem reaktantov v uravnoteženi enačbi (izračunanim s stehiometričnimi koeficienti).
Vidimo, da je realno razmerje večje od stehiometričnega razmerja, zato je aluminij (čigar število molov se nahaja v števcu kvocienta) v presežku, diklor pa je omejevalni reagent.
Metoda 2. Pri tej metodi uporabljamo definicijo reakcijskega mola. Reakcijski mol dobimo, ko reagirajo stehiometrični koeficienti uravnotežene ali prilagojene kemične enačbe. V reakciji, ki jo analiziramo, dobimo 1 mol reakcije, ko 2 mola aluminija reagirata s 3 moli diklora, da nastane 2 mola AlCl3, ki ga lahko predstavimo v naslednjih enačbah:
Na ta način se reakcija pojavi večkrat, kolikor več molov reakcije ima. Reagent z najmanjšo količino reakcijskih molov je omejevalni faktor, saj se s tem reagentom reakcija lahko zgodi manjkrat.
Z uporabo molov reakcije in molov reagenta je mogoče omejevalni reagent identificirati na naslednji način:
Po tej metodi je Cl2 tudi omejevalni reagent, saj ustvari manj reakcijskih molov.
Ko vemo, da je diklor omejevalni reagent, lahko izračunamo teoretični izkoristek kot:
Nato pretvorimo mole iz teoretičnega izkoristka v grame z uporabo molske mase AlCl3 (M (AlCl3)), nato pa izračunajte odstotek donosa:
Na koncu se izračuna odstotek ali dejanski izkoristek kemične reakcije:
In za primer, ki ga analiziramo, bi bilo: