Vi forklarer hva et produkt er i kjemi, prosessen som et produkt oppnås ved, og hvordan man beregner utbyttet av en reaksjon.
Hva er et produkt i kjemi?
I kjemi og dets grener, er det kjent som et produkt stoffer oppnås etter en kjemisk reaksjon.
I en kjemisk reaksjon to eller flere stoffer (enkle eller sammensatte) er involvert, kalt reaktanter eller reagenser, og som bidrar til reaksjonen det atomære eller molekylære materialet som vil bli endret eller modifisert under reaksjonen.
Først når kjemiske koblinger av reagenser, og generert eller konsumert en viss kvote på Energi når reaksjonen oppstår, vil vi ha ett eller flere produkter tilgjengelig.
Produktene som oppnås fra visse typer reagenser vil avhenge direkte av forholdene som den kjemiske reaksjonen skjer under og av reagensens natur. Forhold som temperatur eller tilstedeværelse av katalysatorer (andre stoffer som påvirker reaksjonshastigheten) er avgjørende for vær det tar å produsere en reaksjon.
Imidlertid, uavhengig av den kjemiske reaksjonen som vurderes og forholdene der den oppstår, mengden av saken og energi må bevares, det vil si mengden av reaktanter (atomer, molekyler, ioner) at reaksjonen må være lik mengden av dannede produkter, og energien involvert i begynnelsen av reaksjonen må være lik energien involvert ved slutten av reaksjonen, enten denne energien forbrukes eller frigjøres i noen av reaksjonsstadiene .
Det er veldig viktig å forstå at under en kjemisk reaksjon blir mengden av materie og energi i reaktantene ikke skapt eller ødelagt for å bli produkter, den blir bare omdannet til dem.
Utbytte av en reaksjon
På samme måte er de (reelle) mengdene av produkt som dannes vanligvis aldri identiske med de som vurderes teoretisk, siden dette påvirkes av spesifikke egenskaper som renheten til reagensene eller sekundærreaksjonene som oppstår, samt miljøforholdene i reaksjonen genereres, for eksempel temperatur og luftfuktighet.
De faktiske produktmengdene (de som oppnås i praksis og ikke som et resultat av en teoretisk beregning) er mindre enn den teoretiske fordi, på grunn av ovennevnte årsaker, kan produktet gå tapt i rensetrinn etter reaksjonen, i sekundære reaksjoner der disse produktene gripe inn eller i fordampninger hvis de er flyktige.
Den maksimale mengden produkt som kan oppnås under en kjemisk reaksjon kalles det teoretiske utbyttet. For å beregne det teoretiske utbyttet er det nødvendig å kjenne det begrensende reagenset i reaksjonen (reagens som tømmes først under reaksjonen).
Mengden av faktisk produkt som oppnås i en kjemisk reaksjon kalles prosentvis utbytte.
I det følgende eksemplet vil vi se hvordan man beregner det teoretiske utbyttet og det prosentvise utbyttet av en kjemisk reaksjon, der den begrensende reagensen må identifiseres.
Anta at vi har følgende reaksjon der 2,80 g aluminium reagerer med 4,25 g diklor:
Det er forskjellige metoder for å identifisere den begrensende reagensen, og det er viktig å klargjøre at den begrensende reagensen ikke nødvendigvis er reagensen som masse må starte reaksjonen. Vi vil beskrive to av disse metodene:
Metode 1. Den består i å beregne mengden av føflekker reaktanter som bruker reelle masser og molare masser (Ond) Y M (Cl2) i dette tilfellet) av hver reagens. Deretter beregnes det faktiske molforholdet (kvotient mellom stoffmengder (mol)) mellom reaktantene, det vil si ved å bruke startmassene. Dette faktiske molforholdet sammenlignes deretter med det støkiometriske forholdet mellom reaktantene i den balanserte ligningen (beregnet ved å bruke de støkiometriske koeffisientene).
Det kan sees at det reelle forholdet er større enn det støkiometriske forholdet, så aluminium (hvis antall mol er plassert i telleren til kvotienten) er i overkant og diklor er det begrensende reagenset.
Metode 2. I denne metoden bruker vi definisjonen av en reaksjonsmol. En reaksjonsmol oppnås når de støkiometriske koeffisientene til den balanserte eller justerte kjemiske ligningen reagerer. I reaksjonen vi analyserer, oppnås 1 mol reaksjon når 2 mol aluminium reagerer med 3 mol diklor for å produsere 2 mol AlCl3, som kan representeres i følgende ligninger:
På denne måten skjer en reaksjon flere ganger jo flere mol reaksjon den har. Reagenset med minst antall reaksjonsmol er den begrensende faktoren, siden reaksjonen med dette reagenset kan skje færre ganger.
Ved å bruke mol av reaksjon og mol av reagens, kan den begrensende reagensen identifiseres som følger:
I følge denne metoden er Cl2 også det begrensende reagenset, siden det genererer færre reaksjonsmol.
Når vi vet at diklor er det begrensende reagenset, kan vi beregne det teoretiske utbyttet som:
Deretter konverterer vi molene fra det teoretiske utbyttet til gram, ved å bruke den molare massen til AlCl3 (M (AlCl3)), og beregn deretter den prosentvise avkastningen:
Til slutt beregnes prosentandelen eller faktisk utbytte av en kjemisk reaksjon:
Og for eksempelet vi analyserer vil det være: