Мы объясним, что такое продукт в химии, процесс получения продукта и как рассчитать выход реакции
Продукты будут зависеть от условий, в которых протекает химическая реакция
Что такое продукт в химии?
химии и ее отраслях вещества , полученные после протекания химической реакции, называются продуктом
Химическая реакция включает два или более веществ (простых или составных), называемых реактивами или реагентами, которые вносят в реакцию атомный или молекулярный материал, который будет изменен или модифицирован в ходе реакции
После того, как химические связи реактантов будут изменены, и определенное количество энергии будет получено или израсходовано при протекании реакции, появится один или несколько продуктов
Продукты, полученные из определенных типов реактивов, будут напрямую зависеть от условий, в которых протекает химическая реакция, и от природы реактивов. Такие условия, как температура или присутствие катализаторов (других веществ, влияющих на скорость реакции), определяют время , необходимое для протекания реакции
Однако, какой бы ни была рассматриваемая химическая реакция и при каких бы условиях она ни протекала, количество материи и энергии должно сохраняться, то есть количество реагирующих веществ ( атомов молекул ионов ) должно быть равно количеству образующихся продуктов, а энергия, затраченная в начале реакции, должна быть равна энергии, затраченной в конце реакции, ионов ), вступающих в реакцию, должно быть равно количеству образующихся продуктов, а энергия, задействованная в начале реакции, должна быть равна энергии, задействованной в конце реакции, независимо от того, расходуется или высвобождается эта энергия на любой стадии реакции
Очень важно понимать, что во время химической реакции количество вещества и энергии реактантов не создается и не уничтожается, чтобы стать продуктами, а только превращается в них
Выход реакции
Аналогичным образом, (фактическое) количество образующегося продукта обычно никогда не совпадает с теоретически рассчитанным , поскольку на это влияют специфические свойства, такие как чистота реактантов или протекающие побочные реакции, а также условия окружающей среды, в которых протекает реакция, например, температура и влажность
Реальные количества продуктов (полученные на практике, а не в результате теоретического расчета) ниже теоретических, поскольку по вышеуказанным причинам продукт может быть потерян на этапах очистки после реакции, во вторичных реакциях с участием этих продуктов или при испарении, если они летучи
Максимальное количество продукта, которое может быть получено в ходе химической реакции, называется теоретическим выходом. Для расчета теоретического выхода необходимо знать лимитирующий реагент в реакции (реагент, который расходуется первым в ходе реакции)
Фактическое количество продукта, полученное в результате химической реакции, называется процентным выходом
В следующем примере мы увидим, как рассчитать теоретический выход и процентный выход химической реакции, в которой необходимо определить лимитирующий реагент
Предположим, что мы имеем следующую реакцию, в которой 2,80 г алюминия реагируют с 4,25 г дихлора:
Существуют различные методы определения лимитирующего реагента, и важно уточнить, что лимитирующий реагент не обязательно является реагентом с наибольшей массой в начале реакции. Мы опишем два из этих методов:
Метод 1 . Он заключается в вычислении фактических молей реактантов с использованием фактических масс и молярных масс (M(Al) и M(Cl2 ) в данном случае) каждого реактанта. Затем рассчитывается фактическое молярное соотношение (соотношение между количествами веществ (молями)) между реактивами, т.е. с использованием исходных масс. Затем это фактическое мольное соотношение сравнивается со стехиометрическим соотношением реактивов в сбалансированном уравнении (рассчитанным с использованием стехиометрических коэффициентов)
Видно, что фактическое соотношение больше стехиометрического, поэтому алюминий (количество молей которого находится в числителе коэффициента) находится в избытке, а дихлор является лимитирующим реактивом
Метод 2 В этом методе мы используем определение реакционного моля. Моль реакции получается при реакции стехиометрических коэффициентов скорректированного или сбалансированного химического уравнения. В анализируемой нами реакции 1 моль получается, когда 2 моль алюминия реагируют с 3 моль дихлора с образованием 2 моль AlCl3, что можно представить в виде следующих уравнений:
Таким образом, реакция происходит тем большее количество раз, чем больше реакционных молей она имеет. Реактив с наименьшим количеством реакционных молей является лимитирующим реактивом, потому что с этим реактивом реакция может протекать меньшее количество раз
Используя моли реакции и моли реактива, можно определить лимитирующий реактив следующим образом:
Согласно этому методу, Cl2 также является лимитирующим реагентом, поскольку он производит наименьшее количество реакционных молей
Как только мы узнаем, что дихлор является лимитирующим реагентом, мы можем рассчитать теоретический выход как:
Далее мы переводим моли теоретического выхода в граммы, используя молярную массу AlCl3 (M(AlCl3 )), а затем рассчитываем процентный выход:
Наконец, рассчитывается процентный или фактический выход химической реакции:
Для анализируемого нами примера это будет так:
Добавить комментарий