Vi forklarer, hvad et produkt er i kemi, den proces, hvorved et produkt opnås, og hvordan man beregner udbyttet af en reaktion.
Hvad er et produkt i kemi?
I den kemi og dets grene, er det kendt som et produkt stoffer opnås efter en kemisk reaktion.
I en kemisk reaktion to eller flere stoffer (enkle eller sammensatte) er involveret, kaldet reaktanter eller reagenser, og som bidrager til reaktionen det atomare eller molekylære materiale, som vil blive ændret eller modificeret under reaktionen.
En gang kemiske forbindelser af reagenser, og genereret eller forbrugt en vis kvote på Energi når reaktionen opstår, vil vi have et eller flere produkter til rådighed.
De produkter, der opnås fra visse typer reagenser, vil afhænge direkte af de forhold, hvorunder den kemiske reaktion finder sted, og af reagensernes beskaffenhed. Forhold som temperatur eller tilstedeværelse af katalysatorer (andre stoffer, der påvirker reaktionshastigheden) er afgørende for vejr det tager at producere en reaktion.
Men uanset den kemiske reaktion, der tages i betragtning og betingelserne, hvorunder den forekommer, er mængden af stof og energi skal bevares, det vil sige mængden af reaktanter (atomer, molekyler, ioner) denne reaktion skal være lig med mængden af dannede produkter, og den involverede energi i begyndelsen af reaktionen skal være lig med den involverede energi ved slutningen af reaktionen, uanset om denne energi forbruges eller frigives i nogen af reaktionsstadierne .
Det er meget vigtigt at forstå, at under en kemisk reaktion skabes eller ødelægges mængden af stof og energi i reaktanterne ikke for at blive produkter, den omdannes kun til dem.
Udbytte af en reaktion
På samme måde er de (virkelige) mængder af dannet produkt normalt aldrig identiske med dem, der betragtes teoretisk, da dette er påvirket af specifikke egenskaber såsom renheden af reagenserne eller de sekundære reaktioner, der opstår, samt miljøforholdene i reaktionen genereres, for eksempel temperatur og fugtighed.
De faktiske produktmængder (dem, der opnås i praksis og ikke som et resultat af en teoretisk beregning) er mindre end den teoretiske, fordi produktet på grund af ovenstående årsager kan gå tabt i oprensningstrin efter reaktionen, i sekundære reaktioner, hvor disse produkter gribe ind eller i fordampninger, hvis de er flygtige.
Den maksimale mængde produkt, der kan opnås under en kemisk reaktion, kaldes det teoretiske udbytte. For at beregne det teoretiske udbytte er det nødvendigt at kende det begrænsende reagens i reaktionen (reagens, der udtømmes først under reaktionen).
Mængden af faktisk produkt, der opnås ved en kemisk reaktion, kaldes det procentvise udbytte.
I det følgende eksempel vil vi se, hvordan man beregner det teoretiske udbytte og det procentvise udbytte af en kemisk reaktion, hvor det begrænsende reagens skal identificeres.
Antag, at vi har følgende reaktion, hvor 2,80 g aluminium reagerer med 4,25 g dichlor:
Der er forskellige metoder at identificere det begrænsende reagens, og det er vigtigt at præcisere, at det begrænsende reagens ikke nødvendigvis er det reagens, der masse skal starte reaktionen. Vi vil beskrive to af disse metoder:
Metode 1. Den består i at beregne mængden af muldvarpe reaktanter ved hjælp af reelle masser og molære masser (Ond) Y M (Cl2) i dette tilfælde) af hvert reagens. Derefter beregnes det faktiske molære forhold (kvotient mellem mængder af stoffer (mol)) mellem reaktanterne, det vil sige ved at bruge startmasserne. Dette faktiske molære forhold sammenlignes derefter med det støkiometriske forhold mellem reaktanterne i den afbalancerede ligning (beregnet ved hjælp af de støkiometriske koefficienter).
Det kan ses, at det reelle forhold er større end det støkiometriske forhold, så aluminium (hvis antal mol er placeret i tælleren af kvotienten) er i overskud, og dichlor er det begrænsende reagens.
Metode 2. I denne metode bruger vi definitionen af et reaktionsmol. Et reaktionsmol opnås, når de støkiometriske koefficienter af den afbalancerede eller justerede kemiske ligning reagerer. I den reaktion, vi analyserer, opnås 1 mol reaktion, når 2 mol aluminium reagerer med 3 mol dichlor for at producere 2 mol AlCl3, som kan repræsenteres i følgende ligninger:
På denne måde sker en reaktion flere gange jo flere mol reaktion den har. Reagenset med den mindste mængde reaktionsmol er den begrænsende faktor, da reaktionen med dette reagens kan forekomme færre gange.
Ved at bruge mol reaktion og mol reagens kan det begrænsende reagens identificeres som følger:
Ifølge denne metode er Cl2 også det begrænsende reagens, da det genererer færre reaktionsmoler.
Når vi ved, at dichlor er det begrænsende reagens, kan vi beregne det teoretiske udbytte som:
Derefter konverterer vi molerne fra det teoretiske udbytte til gram ved at bruge den molære masse af AlCl3 (M (AlCl3)), og beregn derefter det procentvise udbytte:
Til sidst beregnes procentdelen eller det faktiske udbytte af en kemisk reaktion:
Og for det eksempel, vi analyserer, ville det være: