Vysvětlíme, co je produkt v chemii, proces, kterým se produkt získává, a jak vypočítat výtěžek reakce.
Co je produkt v chemii?
V chemie a jejích poboček je znám jako produkt látek získané po chemické reakci.
V chemická reakce jsou zapojeny dvě nebo více látek (jednoduchých nebo složených), tzv reaktanty nebo činidela které přispívají k reakci atomový nebo molekulární materiál, který se bude během reakce měnit nebo modifikovat.
Jednou chemické vazby činidel a vytvořily nebo spotřebovaly určitou kvótu Energie když dojde k reakci, budeme mít k dispozici jeden nebo více produktů.
Produkty, které se získají z určitých typů činidel, budou přímo záviset na podmínkách, za kterých k chemické reakci dochází, a na povaze činidel. Rozhodující jsou podmínky jako teplota nebo přítomnost katalyzátorů (jiných látek, které ovlivňují rychlost reakce). počasí k vyvolání reakce je potřeba.
Avšak bez ohledu na uvažovanou chemickou reakci a podmínky, za kterých k ní dochází, množství hmota a musí být zachována energie, tedy množství reaktantů (atomy, molekul, ionty), které reagují, se musí rovnat množství vytvořených produktů a energie použitá na začátku reakce se musí rovnat energii použité na konci reakce, ať už je tato energie spotřebována nebo uvolněna v kterémkoli z reakčních stupňů .
Je velmi důležité pochopit, že během chemické reakce se množství hmoty a energie v reaktantech nevytvoří ani nezničí, aby se staly produkty, ale pouze se na ně přemění.
Výtěžek reakce
Stejně tak (skutečné) množství vytvořeného produktu není nikdy obvykle totožné s množstvím uvažovaným teoreticky, protože to je ovlivněno specifickými vlastnostmi, jako je čistota reakčních činidel nebo sekundární reakce, ke kterým dochází, stejně jako podmínky prostředí v reakce je generována např teplota a vlhkost vzduchu.
Skutečná množství produktu (ty získaná v praxi a nikoli jako výsledek teoretického výpočtu) jsou menší než teoretická, protože z výše uvedených důvodů se produkt může ztratit v purifikačních krocích následujících po reakci, v sekundárních reakcích, kde tyto produkty zasahovat nebo do výparů, pokud jsou těkavé.
Maximální množství produktu, které lze získat během chemické reakce, se nazývá teoretický výtěžek. Pro výpočet teoretického výtěžku je nutné znát limitující činidlo v reakci (činidlo, které se během reakce vyčerpá jako první).
Množství skutečného produktu, které se získá chemickou reakcí, se nazývá procentuální výtěžek.
V následujícím příkladu uvidíme, jak vypočítat teoretický výtěžek a procentuální výtěžek chemické reakce, ve které bude muset být identifikováno limitující činidlo.
Předpokládejme, že máme následující reakci, kdy 2,80 g hliníku reaguje se 4,25 g dichloru:
Existují různé metody k identifikaci limitujícího činidla a je důležité objasnit, že limitující činidlo nemusí být nutně činidlo, které Hmotnost musí zahájit reakci. Popíšeme dvě z těchto metod:
Metoda 1. Spočívá ve výpočtu množství krtci reaktanty využívající skutečné hmotnosti a molární hmotnosti (Zlo) Y M (Cl2) v tomto případě) každého činidla. Poté se vypočítá skutečný molární poměr (kvocient mezi množstvím látek (moly)) mezi reaktanty, to znamená s použitím počátečních hmotností. Tento skutečný molární poměr je poté porovnán se stechiometrickým poměrem reaktantů ve vyvážené rovnici (vypočteno pomocí stechiometrických koeficientů).
Je vidět, že skutečný poměr je větší než stechiometrický poměr, takže hliník (jehož počet molů se nachází v čitateli podílu) je v přebytku a dichlor je limitujícím činidlem.
Metoda 2. V této metodě používáme definici reakčního molu. Reakční mol se získá, když reagují stechiometrické koeficienty vyvážené nebo upravené chemické rovnice. V reakci, kterou analyzujeme, se získá 1 mol reakce, když 2 moly hliníku reagují se 3 moly dichloru za vzniku 2 molů AlCl3, což lze znázornit v následujících rovnicích:
Tímto způsobem se reakce vyskytuje vícekrát, čím více molů reakce má. Činidlo s nejmenším množstvím reakčních molů je limitujícím faktorem, protože s tímto činidlem může reakce probíhat méněkrát.
Pomocí molů reakce a molů činidla lze limitní činidlo identifikovat následovně:
Podle této metody je Cl2 také limitujícím činidlem, protože generuje méně reakčních molů.
Jakmile víme, že dichlor je limitujícím činidlem, můžeme vypočítat teoretický výtěžek jako:
Poté převedeme moly z teoretického výtěžku na gramy pomocí molární hmotnosti AlCl3 (M (AlCl3)), a poté vypočítejte procentuální výnos:
Nakonec se vypočítá procento nebo skutečný výtěžek chemické reakce:
A pro příklad, který analyzujeme, by to bylo: