προϊόν στη χημεία

Εξηγούμε τι είναι ένα προϊόν στη χημεία, τη διαδικασία με την οποία λαμβάνεται ένα προϊόν και πώς υπολογίζεται η απόδοση μιας αντίδρασης.

Τα προϊόντα θα εξαρτηθούν από τις συνθήκες στις οποίες συμβαίνει η χημική αντίδραση.

Τι είναι ένα προϊόν στη χημεία;

Στο χημεία και τα κλαδιά του, είναι γνωστό ως προϊόν ουσίες που λαμβάνεται μετά από μια χημική αντίδραση.

Σε ένα χημική αντίδραση εμπλέκονται δύο ή περισσότερες ουσίες (απλές ή σύνθετες), που ονομάζονται αντιδρώντα ή αντιδραστήριακαι που συμβάλλουν στην αντίδραση το ατομικό ή μοριακό υλικό που θα αλλοιωθεί ή θα τροποποιηθεί κατά τη διάρκεια της αντίδρασης.

Μόλις το χημικούς δεσμούς αντιδραστηρίων, και παρήγαγε ή κατανάλωσε μια ορισμένη ποσόστωση Ενέργεια όταν συμβεί η αντίδραση, θα έχουμε διαθέσιμο ένα ή περισσότερα προϊόντα.

Τα προϊόντα που λαμβάνονται από ορισμένους τύπους αντιδραστηρίων εξαρτώνται άμεσα από τις συνθήκες στις οποίες συμβαίνει η χημική αντίδραση και από τη φύση των αντιδραστηρίων. Συνθήκες όπως η θερμοκρασία ή η παρουσία καταλυτών (άλλες ουσίες που επηρεάζουν την ταχύτητα της αντίδρασης) είναι καθοριστικές για καιρός χρειάζεται για να παραχθεί μια αντίδραση.

Ωστόσο, ανεξάρτητα από τη χημική αντίδραση που εξετάζεται και τις συνθήκες υπό τις οποίες συμβαίνει, η ποσότητα του ύλη και η ενέργεια πρέπει να διατηρηθεί, δηλαδή η ποσότητα των αντιδρώντων (άτομα, μόρια, ιόντων) αυτή η αντίδραση πρέπει να είναι ίση με την ποσότητα των προϊόντων που σχηματίζονται και η ενέργεια που απαιτείται στην αρχή της αντίδρασης πρέπει να είναι ίση με την ενέργεια που απαιτείται στο τέλος της αντίδρασης, είτε αυτή η ενέργεια καταναλώνεται είτε απελευθερώνεται σε οποιοδήποτε από τα στάδια της αντίδρασης .

Είναι πολύ σημαντικό να κατανοήσουμε ότι κατά τη διάρκεια μιας χημικής αντίδρασης η ποσότητα της ύλης και της ενέργειας στα αντιδρώντα δεν δημιουργείται ή καταστρέφεται για να γίνουν προϊόντα, αλλά μετατρέπεται μόνο σε αυτά.

Απόδοση αντίδρασης

Με τον ίδιο τρόπο, οι (πραγματικές) ποσότητες του προϊόντος που σχηματίζονται δεν είναι ποτέ συνήθως ίδιες με αυτές που θεωρούνται θεωρητικά, καθώς αυτό επηρεάζεται από συγκεκριμένες ιδιότητες όπως η καθαρότητα των αντιδραστηρίων ή οι δευτερεύουσες αντιδράσεις που συμβαίνουν, καθώς και οι περιβαλλοντικές συνθήκες στο η αντίδραση δημιουργείται, για παράδειγμα, το θερμοκρασία και το υγρασία.

Οι πραγματικές ποσότητες προϊόντος (αυτές που λαμβάνονται στην πράξη και όχι ως αποτέλεσμα θεωρητικού υπολογισμού) είναι μικρότερες από τις θεωρητικές επειδή, για τους παραπάνω λόγους, το προϊόν μπορεί να χαθεί σε στάδια καθαρισμού μετά την αντίδραση, σε δευτερεύουσες αντιδράσεις όπου αυτά τα προϊόντα παρεμβαίνουν ή σε εξατμίσεις εάν είναι πτητικές.

Η μέγιστη ποσότητα προϊόντος που μπορεί να ληφθεί κατά τη διάρκεια μιας χημικής αντίδρασης ονομάζεται θεωρητική απόδοση. Για τον υπολογισμό της θεωρητικής απόδοσης είναι απαραίτητο να γνωρίζουμε το περιοριστικό αντιδραστήριο στην αντίδραση (αντιδραστήριο που εξαντλείται πρώτο κατά την αντίδραση).

Η ποσότητα του πραγματικού προϊόντος που λαμβάνεται σε μια χημική αντίδραση ονομάζεται ποσοστιαία απόδοση.

Στο παρακάτω παράδειγμα θα δούμε πώς να υπολογίσουμε τη θεωρητική απόδοση και την ποσοστιαία απόδοση μιας χημικής αντίδρασης, στην οποία θα πρέπει να προσδιοριστεί το περιοριστικό αντιδραστήριο.

Ας υποθέσουμε ότι έχουμε την ακόλουθη αντίδραση όπου 2,80 g αλουμινίου αντιδρούν με 4,25 g διχλωρίου:

Υπάρχουν διαφορετικά μεθόδους για την αναγνώριση του περιοριστικού αντιδραστηρίου και είναι σημαντικό να διευκρινιστεί ότι το περιοριστικό αντιδραστήριο δεν είναι απαραίτητα το αντιδραστήριο που μάζα πρέπει να ξεκινήσει η αντίδραση. Θα περιγράψουμε δύο από αυτές τις μεθόδους:

Μέθοδος 1. Συνίσταται στον υπολογισμό του ποσού των κρεατοελιές αντιδραστήρια που χρησιμοποιούν πραγματικές μάζες και μοριακές μάζες (Κακό) Υ M (Cl2) σε αυτή την περίπτωση) κάθε αντιδραστηρίου. Στη συνέχεια υπολογίζεται η πραγματική μοριακή αναλογία (πηλίκο μεταξύ ποσοτήτων ουσιών (moles)) μεταξύ των αντιδρώντων, χρησιμοποιώντας δηλαδή τις αρχικές μάζες. Αυτή η πραγματική μοριακή αναλογία στη συνέχεια συγκρίνεται με τη στοιχειομετρική αναλογία των αντιδρώντων στην εξισορροπημένη εξίσωση (υπολογισμένη χρησιμοποιώντας τους στοιχειομετρικούς συντελεστές).

Μπορεί να φανεί ότι η πραγματική αναλογία είναι μεγαλύτερη από τη στοιχειομετρική αναλογία, επομένως το αλουμίνιο (του οποίου ο αριθμός γραμμομορίων βρίσκεται στον αριθμητή του πηλίκου) είναι σε περίσσεια και το διχλωρίδιο είναι το περιοριστικό αντιδραστήριο.

Μέθοδος 2. Σε αυτή τη μέθοδο χρησιμοποιούμε τον ορισμό ενός mole αντίδρασης. Ένα mole αντίδρασης προκύπτει όταν αντιδρούν οι στοιχειομετρικοί συντελεστές της ισορροπημένης ή προσαρμοσμένης χημικής εξίσωσης. Στην αντίδραση που αναλύουμε, λαμβάνεται 1 mole αντίδρασης όταν 2 mole αλουμινίου αντιδρούν με 3 moles διχλωρίου για να παραχθούν 2 mole AlCl3, το οποίο μπορεί να αναπαρασταθεί στις ακόλουθες εξισώσεις:

Με αυτόν τον τρόπο, μια αντίδραση εμφανίζεται περισσότερες φορές όσο περισσότερα mole αντίδρασης έχει. Το αντιδραστήριο με τη μικρότερη ποσότητα γραμμομορίων αντίδρασης είναι ο περιοριστικός παράγοντας, αφού με αυτό το αντιδραστήριο η αντίδραση μπορεί να συμβεί λιγότερες φορές.

Χρησιμοποιώντας τα mol της αντίδρασης και τα mol του αντιδραστηρίου, το περιοριστικό αντιδραστήριο μπορεί να αναγνωριστεί ως εξής:

Σύμφωνα με αυτή τη μέθοδο, το Cl2 είναι επίσης το περιοριστικό αντιδραστήριο, καθώς δημιουργεί λιγότερα moles αντίδρασης.

Μόλις γνωρίζουμε ότι το διχλωρίδιο είναι το περιοριστικό αντιδραστήριο, μπορούμε να υπολογίσουμε τη θεωρητική απόδοση ως:

Στη συνέχεια, μετατρέπουμε τα mol από τη θεωρητική απόδοση σε γραμμάρια, χρησιμοποιώντας τη μοριακή μάζα του AlCl3 (M (AlCl3)), και στη συνέχεια υπολογίστε την ποσοστιαία απόδοση:

Τέλος, υπολογίζεται το ποσοστό ή η πραγματική απόδοση μιας χημικής αντίδρασης:

Και για το παράδειγμα που αναλύουμε θα ήταν:

!-- GDPR -->