ANG TEORETIKAL NA PAGGANAP: KUNG ANO ANG BINUBUO NITO AT MGA HALIMBAWA - CHEMISTRY

Ang teoretikal na ani ng isang reaksyong kemikal ay ang pinakamataas na dami na maaaring makuha mula sa isang produkto na ipinapalagay ang kumpletong pagbabagong-anyo ng mga reaksyon. Kapag para sa kinetic, thermodynamic o pang-eksperimentong dahilan ang isa sa mga reaksyon ay bahagyang nag-reaksyon, ang nagresultang ani ay mas mababa sa panteorya.

Pinapayagan ka ng konseptong ito na maihambing ang agwat sa pagitan ng mga reaksyon ng kemikal na nakasulat sa papel (mga equation ng kemikal) at katotohanan. Ang ilan ay maaaring magmukhang napaka-simple, ngunit kumplikado at kumplikado at mababang-ani; habang ang iba ay maaaring malawak ngunit simple at mataas na pagganap kapag isinasagawa.

Pinagmulan: Pxhere

Ang lahat ng mga reaksyon ng kemikal at halaga ng mga reagents ay may isang teoretikal na ani. Salamat sa ito, isang antas ng pagiging epektibo ng mga variable na proseso at ang mga hit ay maaaring maitatag; mas mataas ang ani (at mas maikli ang oras), mas mahusay ang mga kondisyon na pinili para sa reaksyon.

Kaya, para sa isang naibigay na reaksyon, isang saklaw ng temperatura, bilis ng pagpapakilos, oras, atbp ay maaaring mapili at maaaring isagawa ang isang pinakamainam na pagganap. Ang layunin ng nasabing pagsisikap ay ang humigit-kumulang na teoretikal na ani sa aktwal na ani.

Ano ang teoretikal na ani?

Ang teoretikal na ani ay ang halaga ng produkto na nakuha mula sa isang reaksyon na ipinapalagay na ang isang pag-convert ng 100%; iyon ay, ang lahat ng paglilimita sa reagent ay dapat na natupok.

Kaya, ang bawat synthesis ay dapat na perpektong magbigay ng isang pang-eksperimentong o tunay na ani na katumbas ng 100%. Bagaman hindi ito nangyayari, may mga reaksyon na may mataas na ani (> 90%)

Ito ay ipinahayag sa mga porsyento, at upang makalkula ito kailangan mo munang gumawa ng equation ng kemikal ng reaksyon. Mula sa stoichiometry, tinutukoy para sa isang tiyak na dami ng paglilimita sa reagent kung magkano ang nagmula sa produkto. Pagkatapos nito, ang dami ng nakuha ng produkto (aktwal na ani) ay inihambing sa halaga ng teoretikal na halaga:

% Nagbibigay = (Tunay na Pag-ani / Teoretikal na Pag-ani) ∙ 100%

Pinapayagan ng% na ito ang pagtantya kung gaano kahusay ang reaksyon sa ilalim ng napiling mga kondisyon. Iba-iba ang kanilang mga halaga depende sa uri ng reaksyon. Halimbawa, para sa ilang mga reaksyon ng isang 50% na ani (kalahati ng teoretikal na ani) ay maaaring isaalang-alang na isang matagumpay na reaksyon.

Ngunit ano ang mga yunit ng naturang pagganap? Ang masa ng mga reaksyon, iyon ay, ang kanilang bilang ng mga gramo o mol. Samakatuwid, upang matukoy ang ani ng isang reaksyon, ang mga gramo o moles na maaaring nakuha ng teoryang dapat malaman.

Ang nasa itaas ay maaaring linawin ng isang simpleng halimbawa.

Mga halimbawa

Halimbawa 1

Isaalang-alang ang sumusunod na reaksyon ng kemikal:

A + B => C

1gA + 3gB => 4gC

Ang equation ng kemikal ay may lamang 1 koepisyentong stoichiometric para sa mga species A, B, at C. Habang ang mga ito ay mga hypothetical species, ang kanilang molekular o atomic na masa ay hindi alam, ngunit ang mass ratio kung saan sila ay reaksyon ay magagamit; iyon ay, para sa bawat gramo ng A, 3 g ng B ang reaksyon upang magbigay ng 4 g ng C (pag-iingat ng masa).

Samakatuwid, ang teoretikal na ani para sa reaksyon na ito ay 4 g ng C kapag ang 1g ng A ay gumanti sa 3g ng B.

Ano ang magiging teoretikal na ani kung mayroon tayong 9g ng A? Upang makalkula ito, gamitin lamang ang conversion factor na may kaugnayan sa A at C:

(9g A) ∙ (4g C / 1g A) = 36g C

Tandaan na ngayon ang teoretikal na ani ay 36 g C sa halip na 4 g C, dahil mayroong higit na reagent A.

Dalawang pamamaraan: dalawang bumalik

Para sa reaksyon sa itaas mayroong dalawang pamamaraan upang makabuo ng C. Ang pagpapalagay na kapwa magsisimula sa 9g ng A, ang bawat isa ay may sariling aktwal na ani. Ginagawa ng klasikal na pamamaraan upang makakuha ng 23 g ng C sa isang panahon ng 1 oras; habang ginagamit ang modernong pamamaraan, ang 29 g ng C ay maaaring makuha sa kalahating oras.

Ano ang ani ng% para sa bawat isa sa mga pamamaraan? Alam na ang teoretikal na ani ay 36 g ng C, ang pangkalahatang pormula ay inilalapat:

% ani (klasikal na pamamaraan) = (23g C / 36g C) ∙ 100%

63.8%

% ani (modernong pamamaraan) = (29g C / 36g C) ∙ 100%

80.5%

Ang lohikal, ang modernong pamamaraan sa pamamagitan ng nagmula ng higit pang mga gramo ng C mula sa 9 gramo ng A (kasama ang 27 gramo ng B) ay may ani ng 80.5%, mas mataas kaysa sa ani ng 63.8% ng klasikal na pamamaraan.

Alin sa dalawang pamamaraan na pipiliin? Sa unang sulyap, ang modernong pamamaraan ay tila mas mabisa kaysa sa klasikal na pamamaraan; Gayunpaman, ang aspeto ng pang-ekonomiya at ang posibleng epekto sa kapaligiran ng bawat isa ay naglalaro sa desisyon.

Halimbawa 2

Isaalang-alang ang exothermic at promising reaksyon bilang isang mapagkukunan ng enerhiya:

H ₂ + O ₂ => H ₂ O

Tandaan na tulad ng nakaraang halimbawa, ang mga koepisyentong stoichiometric ng H ₂ at O ₂ ay 1. Kung mayroon kang 70g ng H _{2 na} may halong 150g ng O ₂ , ano ang magiging teoretikal na ani ng reaksyon? Ano ang ani kung 10 at 90g ng H ₂ O ay nakuha?

Narito hindi sigurado kung gaano karaming mga gramo ng H ₂ o O _{2 ang} gumanti; samakatuwid, ang mga moles ng bawat species ay dapat matukoy sa oras na ito:

Mga Moles ng H ₂ = (70g) ∙ (mol H ₂ / 2g)

35 mol

Mga Moles ng O ₂ = (150g) ∙ (mol O ₂ / 32g)

4.69 mol

Ang naglilimita ng reagent ay oxygen, dahil ang 1mol ng H _{2 ay} tumugon sa 1mol ng O ₂ ; at dahil mayroong 4.69 moles ng O ₂ , kung gayon ang 4.69 moles ng H _{2 ay magiging} reaksyon . Gayundin, ang mga moles ng H ₂ O na nabuo ay magiging katumbas ng 4.69. Samakatuwid, ang teoretikal na ani ay 4.69 moles o 84.42g ng H ₂ O (pagpaparami ng mga moles sa pamamagitan ng molekular na tubig ng tubig).

Kakulangan ng oxygen at labis na impurities

Kung 10g ng H ₂ O ay ginawa, ang ani ay:

% ani = (10g H ₂ O / 84.42g H ₂ O) ∙ 100%

11.84%

Alin ang mababa dahil ang isang malaking dami ng hydrogen ay halo-halong may napakaliit na oxygen.

At kung, sa kabilang banda, 90g H ₂ O ay ginawa , ang ani ay magiging:

% ani = (90g H ₂ O / 84.42g H ₂ O) ∙ 100%

106.60%

Walang pagganap na maaaring mas mataas kaysa sa teoretikal, kaya ang anumang bagay na higit sa 100% ay isang anomalya. Gayunpaman, maaari itong sanhi ng mga sumusunod na sanhi:

-Ang produkto ay naipon ang iba pang mga produkto na sanhi ng panig o pangalawang reaksyon.

-Ang produkto ay naging kontaminado sa panahon o sa pagtatapos ng reaksyon.

Para sa kaso ng reaksyon sa halimbawang ito, ang unang sanhi ay hindi malamang, dahil walang ibang produkto bukod sa tubig. Ang pangalawang sanhi, kung 90g ng tubig ay aktwal na nakuha sa ilalim ng nasabing mga kondisyon, ay nagpapahiwatig na mayroong isang pagpasok ng iba pang mga gas na compound (tulad ng CO ₂ at N ₂ ) na mali nang tinimbang ng tubig.

Mga Sanggunian

Whitten, Davis, Peck & Stanley. (2008). Chemistry. (Ika-8 ed.). CENGAGE Learning, p 97.
Helmenstine, Todd. (2018, Pebrero 15). Paano Makalkula ang Teoretikal na Paggawa ng isang Chemical Reaction. Nabawi mula sa: thoughtco.com
Chieh C. (Hunyo 13, 2017). Ang teoretikal at Aktwal na Mga Nagbubunga. Chemistry LibreTexts. Nabawi mula sa: chem.libretexts.org
Khan Academy. (2018). Limitahan ang reagents at porsyento na ani. Nabawi mula sa: khanacademy.org
Panimula ng Chemistry. (sf). Nagbubunga. Nabawi mula sa: saylordotorg.github.io
Pagpapakilala kurso sa pangkalahatang kimika. (sf). Limitahan ang reagent at pagganap. Unibersidad ng Valladolid. Nabawi mula sa: eis.uva.es

ANG TEORETIKAL NA PAGGANAP: KUNG ANO ANG BINUBUO NITO AT MGA HALIMBAWA - CHEMISTRY - 2025