内容と例における理論的性能



の 理論性能 化学反応は、反応物の完全な変換を仮定して生成物から得ることができる最大量である。速度論的、熱力学的、または実験的な理由で反応物の1つが部分的に反応するとき、結果として生じる収率は理論的なものより少ない.

この概念は、紙に書かれた化学反応（化学方程式）と現実とのギャップを比較することを可能にします。いくつかは非常に単純に見えますが、実験的に複雑で低収率です。他の人が、それらを作るために大規模だがシンプルで高性能なことができます.

全ての化学反応および試薬の量は理論的収率を有する。このおかげで、プロセス変数と成功のある程度の有効性を確立することができます。収率が高いほど（そして時間が短いほど）、反応に選択された条件は良好である。.

したがって、特定の反応に対して、温度範囲、攪拌速度、時間などを選択して、最適なパフォーマンスを実行することができます。このような取り組みの目的は、理論的なパフォーマンスを実際のパフォーマンスに近づけることです。.

索引

  • 1理論収量はいくらですか?
  • 2例
    • 2.1例1
    • 2.2例2
  • 3参考文献

理論的な性能は何ですか?

理論収率は、１００％変換を仮定した反応から得られる生成物の量である。つまり、すべての制限試薬を消費する必要があります.

それで、すべての合成は理想的には100％に等しい実験的または実際の性能を与えるべきです。これは起こりませんが、高収率（> 90％）の反応があります

それは百分率で表されます、そしてそれを最初に計算するためにあなたは反応の化学式に頼らなければなりません。化学量論から、ある量の制限試薬について、どれだけの生成物が由来するかが決定される。次に、これが行われると、得られた製品の量（実際の収率）が、決定された理論値のそれと比較されます。

実績％＝（実績実績／理論実績）・100％

この収率％により、選択された条件において反応がいかに効率的であるかを推定することが可能になる。それらの値は反応の種類に応じて激しく変動します。例えば、いくつかの反応については、５０％の収率（理論収率の半分）は、成功した反応として考えることができる。.

しかし、そのようなパフォーマンスの単位は何ですか？試薬の質量、つまりグラム数またはモル数。したがって、反応の実行を判断するには、理論的に得られるグラム数またはモル数を知る必要があります。.

上記のことは簡単な例で説明することができます.

例

例1

次の化学反応を考えます。

A + B => C

1gA + 3gB => 4gC

化学式は、化学種A、B、Cに対して化学量論係数1しかありません。それらは仮定の化学種であるため、それらの分子量や原子量は未知ですが、それらが反応する質量比率は近いです。つまり、1グラムのAに対して、3 gのBが反応して4 gのCを生成します（質量保存）。.

従って、１ｇのＡが３ｇのＢと反応するとき、この反応の理論収量は４ｇのＣである。.

Aが9gあるとしたら、理論的な収量はいくらになりますか。それを計算するには、AとCを関連付ける変換係数を使用すれば十分です。

（9g A）・（4g C / 1g A）= 36g C

試薬Aが多いため、理論収量は4 g Cではなく36 g Cになります。.

2つの方法：2つの収量

上記の反応では、Cを生成する2つの方法があります。両方とも9gのAから始まると仮定すると、それぞれ独自の実際の性能を持ちます。古典的方法は、１時間以内に２３ｇのＣを得ることを可能にする。現代の方法を使用している間あなたは30分で29gのCを得ることができます.

それぞれのメソッドの歩留まりはどのくらいですか？理論収量は36 gのCであることがわかっているので、次の一般式を適用します。

性能％（古典法）＝（23℃／ 36℃）・100％

63.8％

性能％（最新法）＝（29g C / 36g C）・100％

80.5％

論理的には、9グラムのA（さらに27グラムのB）からより多くのグラムのCを生成する現代の方法は、80.5％の収率を持ち、これは古典的方法の63.8％の収率よりも高い。.

2つの方法のどちらを選ぶべきですか？一見したところでは、現代の方法は古典的な方法よりも実行可能であるように思われます。しかし、経済的側面とそれぞれの可能性のある環境への影響がこの決定に関与します。.

例2

発熱源としての発熱反応と有望な反応を考えてみましょう。

H2 + ○2 => H2○

前の例のように、Hの化学量論係数は2 とO2 あなたは70gのHを持っている2 150gのOと混合2, 反応の理論収量はいくらですか。 Hを10、90gもらった場合の収量はいくらですか2○?

ここで何グラムのH2 またはO2 彼らは反応します。したがって、今度は各種のモル数を決定する必要があります。

モレス・ド・H2=（70g）∙（mol H2/ 2g）

35モル

モルデO2=（150g）∙（mol O2/ 32g）

4.69モル

1molのHがあるため、制限試薬は酸素です。2 1モルのOと反応する2;そして4.69モルのOを有する2, それから4.69モルのHが反応する2. また、Hのほくろ2または形成された4.69に等しくなります。従って、理論収量は４．６９モルまたは８４．４２ｇのＨである。2O（モル数と水の分子量）.

酸素欠乏と過剰な不純物

Hが10g発生したら2または、パフォーマンスは次のようになります。

パフォーマンス％=（10g H2O / 84.42g H2O）∙100％

11.84％

大量の水素がごくわずかな酸素と混合されていたので、これは低いです.

そして、その一方で、90グラムのHが生成された場合2または、パフォーマンスは次のようになります。

性能％=（90g H2O / 84.42g H2O）∙100％

106.60％

理論を上回る性能は得られないため、100％を超える値は異常です。ただし、次の原因が考えられます。

-生成物は側方反応または二次反応によって引き起こされる他の生成物を蓄積した.

-反応中または反応終了時に生成物が汚染された.

この例の反応の場合、水以外に他の生成物はないので、最初の原因はありそうもない。 2番目の原因は、そのような条件下で実際に90gの水を得た場合、他の気体化合物（COなど）の混入があったことを示します。2 とN2）水と一緒に誤って計量されたもの.

参考文献

  1. ホワイト、デイビス、ペック、スタンレー。 （2008）。化学（第8版）。 CENGAGE学習、p 97.
  2. Helmenstine、Todd。 （2018年2月15日）。化学反応の理論収率を計算する方法以下から取得しました：thoughtco.com
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  5. 化学入門（Ｓ．Ｆ．）。収量取得元：saylordotorg.github.io
  6. 一般化学入門コース（Ｓ．Ｆ．）。試薬と性能を制限するバリャドリッド大学取得元：eis.uva.es