אנו מסבירים מהו מוצר בכימיה, התהליך שבו מתקבל מוצר וכיצד לחשב את התפוקה של תגובה.
מהו מוצר בכימיה?
בתוך ה כִּימִיָה והענפים שלו, זה ידוע בתור מוצר חומרים מתקבל לאחר מתרחשת תגובה כימית.
ב תגובה כימית שני חומרים או יותר (פשוטים או מורכבים) מעורבים, הנקראים מגיבים אוֹ ריאגנטים, ושתורמים לתגובה את החומר האטומי או המולקולרי שישתנה או ישתנה במהלך התגובה.
פעם ה קישורים כימיים של ריאגנטים, ויצרו או צרכו מכסה מסוימת של אֵנֶרְגִיָה כאשר התגובה מתרחשת, יהיה לנו מוצר אחד או יותר זמין.
התוצרים שיתקבלו מסוגים מסוימים של ריאגנטים יהיו תלויים ישירות בתנאים שבהם מתרחשת התגובה הכימית ובאופי הריאגנטים. תנאים כגון טמפרטורה או נוכחות של זרזים (חומרים אחרים המשפיעים על מהירות התגובה) הם מכריעים ב מזג אוויר נדרש כדי ליצור תגובה.
עם זאת, ללא קשר לתגובה הכימית שנחשבת ולתנאים שבהם היא מתרחשת, הכמות של חוֹמֶר ויש לשמר אנרגיה, כלומר, כמות המגיבים (אטומים, מולקולות, יונים) התגובה חייבת להיות שווה לכמות המוצרים שנוצרו, והאנרגיה המעורבת בתחילת התגובה חייבת להיות שווה לאנרגיה המעורבת בסוף התגובה, בין אם אנרגיה זו נצרכת או משתחררת בכל אחד משלבי התגובה .
חשוב מאוד להבין שבמהלך תגובה כימית כמות החומר והאנרגיה במגיבים לא נוצרת או נהרסת כדי להפוך לתוצרים, היא רק הופכת לתוכם.
תשואה של תגובה
באותו אופן, הכמויות (האמיתיות) של המוצר שנוצרות לעולם אינן זהות בדרך כלל לאלו הנחשבות תיאורטית, מכיוון שהדבר מושפע מתכונות ספציפיות כגון טוהר הריאגנטים או התגובות המשניות המתרחשות, כמו גם מתנאי הסביבה ב התגובה נוצרת, למשל, ה טֶמפֶּרָטוּרָה וה לחות.
כמויות המוצר בפועל (אלו שהתקבלו בפועל ולא כתוצאה מחישוב תיאורטי) נמוכות מהתיאורטי, מכיוון שבגלל הסיבות לעיל, המוצר עלול ללכת לאיבוד בשלבי טיהור שלאחר התגובה, בתגובות משניות בהן מוצרים אלו להתערב או להתאדות אם הם נדיפים.
הכמות המקסימלית של תוצר שניתן להשיג במהלך תגובה כימית נקראת התשואה התיאורטית. כדי לחשב את התשואה התיאורטית יש צורך לדעת את המגיב המגביל בתגובה (ריאגנט שנמאס ראשון במהלך התגובה).
כמות התוצר בפועל שמתקבלת בתגובה כימית נקראת אחוז התשואה.
בדוגמה הבאה נראה כיצד לחשב את התשואה התיאורטית ואת אחוז התשואה של תגובה כימית, שבה יהיה צורך לזהות את המגיב המגביל.
נניח שיש לנו את התגובה הבאה שבה 2.80 גרם אלומיניום מגיבים עם 4.25 גרם דיכלור:
יש הבדל שיטות כדי לזהות את המגיב המגביל וחשוב להבהיר שהמגיב המגביל אינו בהכרח המגיב מסה צריך להתחיל את התגובה. נתאר שתיים מהשיטות הבאות:
שיטה 1. זה מורכב לחישוב הכמות של שומות מגיבים המשתמשים במסות אמיתיות ובמסות טוחנות (רוע) י M (Cl2) במקרה זה) של כל מגיב. לאחר מכן מחושב היחס המולארי בפועל (מנה בין כמויות חומרים (שומות)) בין המגיבים, כלומר באמצעות המסות הראשוניות. לאחר מכן מושווה יחס מולרי בפועל זה ליחס הסטוכיומטרי של המגיבים במשוואה המאוזנת (מחושב באמצעות המקדמים הסטוכיומטריים).
ניתן לראות שהיחס האמיתי גדול מהיחס הסטוכיומטרי, ולכן אלומיניום (שמספר המולות שלו נמצא במונה המנה) הוא עודף ודיכלור הוא המגיב המגביל.
שיטה 2. בשיטה זו אנו משתמשים בהגדרה של שומה תגובה. שומה תגובה מתקבלת כאשר המקדמים הסטוכיומטריים של המשוואה הכימית המאוזנת או המותאמת מגיבים. בתגובה שאנו מנתחים, מתקבלת מול 1 של תגובה כאשר 2 מולים של אלומיניום מגיבים עם 3 מולים של דיכלור כדי לייצר 2 מולים של AlCl3, אותם ניתן לייצג במשוואות הבאות:
בדרך זו, תגובה מתרחשת יותר פעמים ככל שיש לה יותר שומות של תגובה. המגיב עם הכמות הנמוכה ביותר של שומות תגובה הוא הגורם המגביל, שכן עם מגיב זה התגובה יכולה להתרחש פחות פעמים.
באמצעות שומות התגובה והשומות של מגיב, ניתן לזהות את המגיב המגביל באופן הבא:
לפי שיטה זו, Cl2 הוא גם המגיב המגביל, מכיוון שהוא יוצר פחות שומות תגובה.
ברגע שנדע שדיכלור הוא המגיב המגביל, נוכל לחשב את התשואה התיאורטית כך:
לאחר מכן, נמיר את השומות מהתשואה התיאורטית לגרמים, תוך שימוש במסה המולרית של AlCl3 (M (AlCl3)), ולאחר מכן חשב את אחוז התשואה:
לבסוף, האחוז או התשואה בפועל של תגובה כימית מחושב:
ולדוגמה שאנו מנתחים היא תהיה: