We leggen uit wat een product is in de chemie, het proces waarmee een product wordt verkregen en hoe je de opbrengst van een reactie kunt berekenen.
Wat is een product in de chemie?
In de chemie en zijn takken, staat het bekend als een product stoffen verkregen nadat een chemische reactie heeft plaatsgevonden.
In een chemische reactie er zijn twee of meer stoffen (eenvoudig of samengesteld) bij betrokken, genaamd reactanten of reagentia, en die bijdragen aan de reactie van het atomaire of moleculaire materiaal dat tijdens de reactie zal worden veranderd of gemodificeerd.
Zodra de chemische verbindingen van reagentia, en genereerde of verbruikte een bepaald quotum van Energie wanneer de reactie optreedt, hebben we een of meer producten beschikbaar.
De producten die uit bepaalde soorten reagentia worden verkregen, zijn direct afhankelijk van de omstandigheden waarin de chemische reactie plaatsvindt en van de aard van de reagentia. Omstandigheden zoals temperatuur of aanwezigheid van katalysatoren (andere stoffen die de reactiesnelheid beïnvloeden) zijn bepalend voor de weer nodig is om een reactie te veroorzaken.
Ongeacht de beschouwde chemische reactie en de omstandigheden waarin deze optreedt, is de hoeveelheid materie en energie moet worden behouden, dat wil zeggen, de hoeveelheid reactanten (atomen, moleculen, ionen) die reageren moet gelijk zijn aan de hoeveelheid gevormde producten, en de energie die betrokken is bij het begin van de reactie moet gelijk zijn aan de energie die betrokken is bij het einde van de reactie, ongeacht of deze energie wordt verbruikt of vrijkomt in een van de reactiefasen .
Het is heel belangrijk om te begrijpen dat tijdens een chemische reactie de hoeveelheid materie en energie in de reactanten niet wordt gecreëerd of vernietigd om producten te worden, maar alleen in hen wordt omgezet.
Opbrengst van een reactie
Op dezelfde manier zijn de gevormde (reële) hoeveelheden product meestal nooit identiek aan die welke theoretisch worden beschouwd, aangezien dit wordt beïnvloed door specifieke eigenschappen zoals de zuiverheid van de reagentia of de secundaire reacties die optreden, evenals de omgevingscondities in de reactie wordt gegenereerd, bijvoorbeeld de temperatuur- en de vochtigheid.
De werkelijke producthoeveelheden (die in de praktijk worden verkregen en niet als resultaat van een theoretische berekening) zijn minder dan de theoretische omdat, vanwege de bovengenoemde redenen, product verloren kan gaan in zuiveringsstappen na de reactie, in secundaire reacties waar deze producten ingrijpen of in verdamping als ze vluchtig zijn.
De maximale hoeveelheid product die tijdens een chemische reactie kan worden verkregen, wordt de theoretische opbrengst genoemd. Om de theoretische opbrengst te berekenen is het noodzakelijk om het beperkende reagens in de reactie te kennen (reagens dat tijdens de reactie als eerste wordt uitgeput).
De hoeveelheid daadwerkelijk product die bij een chemische reactie wordt verkregen, wordt de procentuele opbrengst genoemd.
In het volgende voorbeeld zullen we zien hoe we de theoretische opbrengst en de procentuele opbrengst van een chemische reactie kunnen berekenen, waarbij het beperkende reagens moet worden geïdentificeerd.
Stel dat we de volgende reactie hebben waarbij 2,80 g aluminium reageert met 4,25 g dichloor:
Er zijn verschillende methoden om het beperkende reagens te identificeren en het is belangrijk om te verduidelijken dat het beperkende reagens niet noodzakelijk het reagens is dat massa- moet de reactie starten. We zullen twee van deze methoden beschrijven:
Methode 1. Het bestaat uit het berekenen van het bedrag van mollen reactanten met behulp van reële massa's en molaire massa's (Onheil) ja M (Cl2) in dit geval) van elk reagens. Vervolgens wordt de werkelijke molverhouding (quotiënt tussen hoeveelheden stoffen (mol)) tussen de reactanten berekend, dat wil zeggen met behulp van de beginmassa's. Deze werkelijke molaire verhouding wordt vervolgens vergeleken met de stoichiometrische verhouding van de reactanten in de gebalanceerde vergelijking (berekend met behulp van de stoichiometrische coëfficiënten).
Het is te zien dat de reële verhouding groter is dan de stoichiometrische verhouding, dus aluminium (waarvan het aantal mol in de teller van het quotiënt staat) is in overmaat en dichloor is het beperkende reagens.
Methode 2. In deze methode gebruiken we de definitie van een reactiemol. Een reactiemol wordt verkregen wanneer de stoichiometrische coëfficiënten van de gebalanceerde of aangepaste chemische vergelijking reageren. In de reactie die we analyseren, wordt 1 mol reactie verkregen wanneer 2 mol aluminium reageert met 3 mol dichloor om 2 mol AlCl3 te produceren, wat kan worden weergegeven in de volgende vergelijkingen:
Op deze manier vindt een reactie vaker plaats naarmate het meer mol reactie heeft. Het reagens met de minste hoeveelheid reactiemol is de beperkende factor, omdat met dit reagens de reactie minder vaak kan plaatsvinden.
Met behulp van de molen reactie en de molen reagens, kan het beperkende reagens als volgt worden geïdentificeerd:
Volgens deze methode is Cl2 ook het beperkende reagens, omdat het minder reactiemol genereert.
Als we eenmaal weten dat dichloor het beperkende reagens is, kunnen we de theoretische opbrengst berekenen als:
Vervolgens zetten we de mol van de theoretische opbrengst om in gram, met behulp van de molaire massa van AlCl3 (M (AlCl3)), en bereken vervolgens de procentuele opbrengst:
Ten slotte wordt het percentage of de werkelijke opbrengst van een chemische reactie berekend:
En voor het voorbeeld dat we analyseren zou het zijn: