Objašnjavamo što je proizvod u kemiji, proces kojim se proizvod dobiva i kako izračunati prinos reakcije.
Što je proizvod u kemiji?
U kemija i njegove grane, poznat je kao proizvod tvari dobiven nakon kemijske reakcije.
U kemijska reakcija uključene su dvije ili više tvari (jednostavnih ili složenih), tzv reaktanti ili reagensi, a koji pridonose reakciji atomski ili molekularni materijal koji će biti promijenjen ili modificiran tijekom reakcije.
Jednom kemijske veze reagensa, te generirao ili potrošio određenu kvotu od Energija kada dođe do reakcije, imat ćemo na raspolaganju jedan ili više proizvoda.
Proizvodi koji se dobivaju iz određenih vrsta reagensa izravno će ovisiti o uvjetima u kojima se kemijska reakcija odvija i o prirodi reagensa. Uvjeti poput temperature ili prisutnosti katalizatora (drugih tvari koje utječu na brzinu reakcije) odlučujući su u vrijeme potrebno je da se proizvede reakcija.
Međutim, bez obzira na razmatranu kemijsku reakciju i uvjete u kojima se odvija, količina materija a energija se mora sačuvati, odnosno količina reaktanata (atoma, molekule, ioni) ta reakcija mora biti jednaka količini nastalih proizvoda, a energija uključena na početku reakcije mora biti jednaka energiji uključenoj na kraju reakcije, bilo da se ta energija troši ili oslobađa u bilo kojoj od faza reakcije .
Vrlo je važno razumjeti da se tijekom kemijske reakcije količina materije i energije u reaktantima ne stvara niti uništava kako bi postali produkti, već se samo pretvara u njih.
Prinos reakcije
Na isti način, (stvarne) količine nastalog proizvoda obično nikada nisu identične onima koje se razmatraju teoretski, budući da na to utječu specifična svojstva kao što su čistoća reagensa ili sekundarne reakcije koje se događaju, kao i uvjeti okoline u reakcija se generira, na primjer temperatura i vlažnost.
Stvarne količine proizvoda (one dobivene u praksi, a ne kao rezultat teoretskog izračuna) manje su od teoretskih jer se, zbog gore navedenih razloga, proizvod može izgubiti u koracima pročišćavanja nakon reakcije, u sekundarnim reakcijama u kojima ti proizvodi interveniraju ili u isparavanja ako su hlapljivi.
Maksimalna količina proizvoda koja se može dobiti tijekom kemijske reakcije naziva se teorijskim prinosom. Za izračunavanje teoretskog iskorištenja potrebno je poznavati ograničavajući reagens u reakciji (reagens koji se prvi iscrpi tijekom reakcije).
Količina stvarnog proizvoda koja se dobije u kemijskoj reakciji naziva se postotnim iskorištenjem.
U sljedećem primjeru vidjet ćemo kako izračunati teoretski prinos i postotak prinosa kemijske reakcije, u kojoj će se morati identificirati ograničavajući reagens.
Pretpostavimo da imamo sljedeću reakciju gdje 2,80 g aluminija reagira s 4,25 g diklor:
Postoje različiti metode identificirati ograničavajući reagens i važno je pojasniti da ograničavajući reagens nije nužno reagens koji masa mora započeti reakciju. Opisat ćemo dvije od ovih metoda:
Metoda 1. Sastoji se od izračunavanja količine od madeži reaktanti koristeći stvarne mase i molarne mase (Zlo) Y M (Cl2) u ovom slučaju) svakog reagensa. Zatim se izračuna stvarni molarni omjer (kvocijent između količina tvari (molova)) između reaktanata, odnosno pomoću početnih masa. Ovaj stvarni molarni omjer se zatim uspoređuje sa stehiometrijskim omjerom reaktanata u uravnoteženoj jednadžbi (izračunatim korištenjem stehiometrijskih koeficijenata).
Vidi se da je stvarni omjer veći od stehiometrijskog omjera, pa je aluminij (čiji se broj molova nalazi u brojniku kvocijenta) u višku, a diklor je ograničavajući reagens.
Metoda 2. U ovoj metodi koristimo definiciju reakcijskog mola. Reakcijski mol dobiva se kada reagiraju stehiometrijski koeficijenti uravnotežene ili prilagođene kemijske jednadžbe. U reakciji koju analiziramo, 1 mol reakcije dobije se kada 2 mola aluminija reagiraju s 3 mola diklor-a kako bi se dobilo 2 mola AlCl3, što se može prikazati u sljedećim jednadžbama:
Na taj se način reakcija događa više puta što ima više molova reakcije. Reagens s najmanjom količinom reakcijskih molova je ograničavajući čimbenik, budući da se s tim reagensom reakcija može dogoditi manje puta.
Koristeći molove reakcije i molove reagensa, ograničavajući reagens može se identificirati na sljedeći način:
Prema ovoj metodi, Cl2 je također ograničavajući reagens, budući da stvara manje reakcijskih molova.
Kada znamo da je diklor ograničavajući reagens, možemo izračunati teoretski prinos kao:
Zatim pretvaramo molove iz teoretskog prinosa u grame, koristeći molarnu masu AlCl3 (M (AlCl3)), a zatim izračunajte postotak prinosa:
Konačno, izračunava se postotak ili stvarni prinos kemijske reakcije:
A za primjer koji analiziramo to bi bilo: