Kinerja teoretis

Apa itu kinerja teoretis?

Dia kinerja teoretis Dari reaksi kimia adalah jumlah maksimum yang dapat diperoleh dari produk dengan asumsi transformasi lengkap reaktan. Ketika untuk alasan kinetik, termodinamika, atau eksperimental, salah satu reagen bereaksi sebagian, kinerja yang dihasilkan lebih rendah dari ahli teori.

Konsep ini memungkinkan membandingkan kesenjangan antara reaksi kimia yang ditulis di atas kertas (persamaan kimia) dan kenyataan. Beberapa mungkin terlihat sangat sederhana, tetapi secara eksperimental kompleks dan dengan hasil rendah; Sementara yang lain, mereka bisa menjadi luas tetapi sederhana dan berkinerja tinggi saat melakukannya.

Semua reaksi kimia dan jumlah reagen memiliki kinerja teoretis. Berkat ini, tingkat efektivitas variabel proses dan keberhasilan dapat ditetapkan; Kinerja yang lebih tinggi (dan pada waktu yang lebih singkat), lebih baik kondisi yang dipilih untuk reaksi.

Dengan demikian, untuk reaksi tertentu Anda dapat memilih interval suhu, kecepatan agitasi, waktu, dll., dan melakukan kinerja yang optimal. Tujuan dari upaya tersebut adalah untuk memperkirakan kinerja teoretis dengan kinerja nyata.

Apa itu kinerja teoretis?

Kinerja teoritis adalah jumlah produk yang diperoleh dari reaksi dengan asumsi konversi 100%; yaitu, seluruh reagen yang membatasi harus dikonsumsi.

Jadi, semua sintesis idealnya harus memberikan kinerja eksperimental atau nyata yang sama dengan 100%. Meskipun ini tidak terjadi, ada reaksi dengan hasil tinggi (> 90%)

Itu dinyatakan dalam persentase, dan untuk menghitungnya, persamaan kimia dari reaksi harus digunakan. Dari stoikiometri, ditentukan untuk sejumlah pembatasan reagen berapa banyak produk yang berasal. Kemudian, dilakukan, membandingkan jumlah produk yang diperoleh (kinerja nyata) dengan nilai teoritis yang ditentukan:

Dapat melayani Anda: konfigurasi elektronik eksternal

% kinerja = (kinerja nyata/kinerja teoretis) ∙ 100%

% Hasil ini memungkinkan memperkirakan seberapa efisien reaksi dalam kondisi yang dipilih. Nilainya berosilasi secara drastis tergantung pada jenis reaksi. Misalnya, untuk beberapa reaksi hasil 50% (setengah dari hasil teoritis) dapat dianggap sebagai reaksi yang berhasil.

Tapi apa unit kinerja tersebut? Massa reagen, yaitu, jumlah gram atau mol mereka. Oleh karena itu, untuk menentukan kinerja suatu reaksi, gram atau tahi lalat yang dapat diperoleh secara teoritis harus diketahui.

Di atas dapat diklarifikasi dengan contoh sederhana.

Contoh kinerja teoretis

Contoh 1

Pertimbangkan reaksi kimia berikut:

A + b => c

1st + 3GB => 4GC

Persamaan kimia hanya memiliki koefisien stoikiometrik 1 untuk spesies A, B dan C. Karena mereka adalah spesies hipotetis, massa molekuler atau atomnya tidak diketahui, tetapi proporsi massa di mana mereka bereaksi; Ini, untuk setiap gram A bereaksi 3 g B untuk memberikan 4 g C (konservasi massa).

Oleh karena itu, kinerja teoretis untuk reaksi ini adalah 4 g C ketika bereaksi 1g A dengan 3g b.

Apa yang akan menjadi kinerja teoretis jika Anda memiliki 9g a? Untuk menghitungnya, itu cukup untuk menggunakan faktor konversi yang berhubungan dengan dan C:

(9g A) ∙ (4G C/1G A) = 36G C

Perhatikan bahwa sekarang kinerja teoretis adalah 36 g C bukannya 4G C, karena ada yang lebih reaktif.

Dua Metode: Dua Hasil

Untuk reaksi sebelumnya ada dua metode untuk menghasilkan c. Dengan asumsi bahwa keduanya pergi dengan 9g A, masing -masing memiliki kinerja nyata mereka sendiri. Metode klasik memungkinkan 23 g C diperoleh dalam 1 jam; Sedangkan dengan metode modern 29 g C dapat diperoleh dalam setengah jam.

Ini dapat melayani Anda: Kimia Nuklir: Sejarah, Bidang Studi, Bidang, Aplikasi

Berapa hasil % untuk masing -masing metode? Mengetahui bahwa kinerja teoretis adalah 36 g C, formula umum diterapkan:

% kinerja (metode klasik) = (23g C/ 36G C) ∙ 100%

63,8%

% kinerja (metode modern) = (29g C/ 36G C) ∙ 100%

80,5%

Secara logis, metode modern dengan menyebabkan lebih banyak gram C dari 9 gram A (ditambah 27 gram B) memiliki hasil 80,5%, lebih tinggi dari hasil 63,8% dari metode klasik.

Manakah dari dua metode yang dipilih? Sekilas, metode modern tampaknya lebih layak daripada metode klasik; Namun, dalam keputusan aspek ekonomi dan kemungkinan dampak lingkungan dari masing -masing.

Contoh 2

Pertimbangkan reaksi eksotermik dan menjanjikan sebagai sumber energi:

H₂ + SALAH SATU₂ => H₂SALAH SATU

Perhatikan bahwa seperti pada contoh sebelumnya, koefisien stoikiometrik dari H₂ SAYA₂ Mereka 1. Ada 70g h₂ dicampur dengan 150g O₂, Apa yang akan menjadi kinerja teoritis dari reaksi? Apa kinerja jika 10 dan 90g h diperoleh₂SALAH SATU?

Di sini tidak pasti berapa gram h₂ atau o₂ reaksi; Oleh karena itu, mol dari masing -masing spesies harus ditentukan saat ini:

Mol dari h₂= (70g) ∙ (mol h₂/2 g)

35 mol

Mol o₂= (150g) ∙ (mol atau₂/32g)

4,69 mol

Reagen yang membatasi adalah oksigen, karena 1mol H₂ bereaksi dengan 1 mol O₂; dan memiliki 4,69 mol atau₂, Kemudian mereka akan bereaksi 4,69 mol H₂. Juga, mol H₂Atau dibentuk akan sama dengan 4,69. Oleh karena itu, kinerja teoretis adalah 4,69 mol atau 84,42g h₂Atau (mengalikan mol dengan massa molekul air).

Dapat melayani Anda: Refrigeran Rosario

Kurangnya oksigen dan kelebihan kotoran

Jika 10g H Produk₂Atau, kinerjanya akan:

% kinerja = (10g h₂O/84.42g h₂O) ∙ 100%

11,84%

Yang rendah karena volume hidrogen yang sangat besar dicampur dengan oksigen yang sangat sedikit.

Dan jika, di sisi lain, 90g H diproduksi₂Atau, kinerjanya sekarang akan:

% kinerja = (90g h₂O/ 84.42g h₂O) ∙ 100%

106,60%

Tidak ada hasil yang bisa lebih tinggi dari ahli teori, jadi nilai apa pun di atas 100% adalah anomali. Namun, itu mungkin karena penyebab berikut:

-Produk mengumpulkan produk lain yang disebabkan oleh reaksi lateral atau sekunder.

-Produk terkontaminasi selama atau di akhir reaksi.

Dalam kasus reaksi contoh ini, penyebab pertama tidak mungkin, karena tidak ada produk lain selain air. Penyebab kedua, dalam kasus benar -benar mendapatkan 90g air dalam kondisi seperti itu, menunjukkan bahwa ada masuknya senyawa gas lainnya (seperti CO₂ dan N₂) Bahwa mereka menimbang secara keliru bersama dengan air.

Referensi

1. Akademi Khan. Membatasi reagen dan hasil yang merosot. Pulih dari: Khanacademy.org
2. Kimia Pengantar. (S.F.). Hasil. Pulih dari: saylordotorg.GitHub.Io
3. Kursus Pendahuluan dalam Kimia Umum. (S.F.). Membatasi reagen dan kinerja. Universitas Valladolid. Pulih dari: eis.anggur.adalah