Explicăm ce este un produs în chimie, procesul prin care se obține un produs și cum se calculează randamentul unei reacții.
Ce este un produs în chimie?
În chimie și ramurile sale, este cunoscut ca un produs substante obţinută după producerea unei reacţii chimice.
Într-o reactie chimica sunt implicate doua sau mai multe substante (simple sau compuse), numite reactanţi sau reactivi, și care contribuie la reacție materialul atomic sau molecular care va fi alterat sau modificat în timpul reacției.
Odata ce legături chimice de reactivi, și a generat sau consumat o anumită cotă de Energie când are loc reacția, vom avea la dispoziție unul sau mai multe produse.
Produsele care se obțin din anumite tipuri de reactivi vor depinde direct de condițiile în care are loc reacția chimică și de natura reactivilor. Condiții precum temperatura sau prezența catalizatorilor (alte substanțe care afectează viteza reacției) sunt decisive în vreme este nevoie pentru a produce o reacție.
Oricum, indiferent de reactia chimica luata in considerare si de conditiile in care aceasta are loc, cantitatea de materie și energia trebuie conservată, adică cantitatea de reactanți (atomi, molecule, ionii) care reacționează trebuie să fie egală cu cantitatea de produse formate, iar energia implicată la începutul reacției trebuie să fie egală cu energia implicată la sfârșitul reacției, indiferent dacă această energie este consumată sau eliberată în oricare dintre etapele reacției .
Este foarte important să înțelegem că în timpul unei reacții chimice cantitatea de materie și energie din reactanți nu este creată sau distrusă pentru a deveni produse, ci doar se transformă în ei.
Randamentul unei reacții
În același mod, cantitățile (reale) de produs formate nu sunt niciodată identice de obicei cu cele considerate teoretic, deoarece aceasta este influențată de proprietăți specifice precum puritatea reactivilor sau reacțiile secundare care apar, precum și de condițiile de mediu din reacția este generată, de exemplu, the temperatura si umiditate.
Cantitățile efective de produs (cele obținute în practică și nu ca urmare a unui calcul teoretic) sunt mai mici decât cele teoretice deoarece, din motivele de mai sus, produsul se poate pierde în etapele de purificare ulterioare reacției, în reacții secundare în care aceste produse intervin sau în evaporări dacă sunt volatile.
Cantitatea maximă de produs care poate fi obținută în timpul unei reacții chimice se numește randament teoretic. Pentru a calcula randamentul teoretic este necesar să se cunoască reactivul limitator din reacție (reactiv care se epuizează primul în timpul reacției).
Cantitatea de produs real care se obține într-o reacție chimică se numește randament procentual.
În exemplul următor vom vedea cum se calculează randamentul teoretic și randamentul procentual al unei reacții chimice, în care va trebui identificat reactivul limitator.
Să presupunem că avem următoarea reacție în care 2,80 g de aluminiu reacționează cu 4,25 g de diclor:
Sunt diferite metode pentru a identifica reactivul limitator și este important să clarificăm faptul că reactivul limitator nu este neapărat reactivul care masa trebuie să înceapă reacția. Vom descrie două dintre aceste metode:
Metoda 1. Constă în calcularea sumei de alunițe reactanți folosind mase reale și mase molare (Rău) Y M (Cl2) în acest caz) a fiecărui reactiv. Apoi se calculează raportul molar real (coeficientul dintre cantitățile de substanțe (moli)) dintre reactanți, adică folosind masele inițiale. Acest raport molar real este apoi comparat cu raportul stoechiometric al reactanților din ecuația echilibrată (calculat folosind coeficienții stoichiometrici).
Se poate observa că raportul real este mai mare decât raportul stoichiometric, deci aluminiul (al cărui număr de moli se află în numărătorul coeficientului) este în exces, iar diclorul este reactivul limitator.
Metoda 2. În această metodă folosim definiția unui mol de reacție. Un mol de reacție se obține atunci când coeficienții stoichiometrici ai ecuației chimice echilibrate sau ajustate reacționează. În reacția pe care o analizăm, se obține 1 mol de reacție când 2 moli de aluminiu reacţionează cu 3 moli de diclor pentru a produce 2 moli de AlCl3, care pot fi reprezentaţi în următoarele ecuaţii:
În acest fel, o reacție are loc de mai multe ori cu cât are mai mulți moli de reacție. Reactivul cu cea mai mică cantitate de moli de reacție este factorul limitativ, deoarece cu acest reactiv reacția poate avea loc de mai puține ori.
Folosind molii de reacție și molii de reactiv, reactivul limitator poate fi identificat după cum urmează:
Conform acestei metode, Cl2 este, de asemenea, reactivul limitator, deoarece generează mai puțini moli de reacție.
Odată ce știm că diclorul este reactivul limitator, putem calcula randamentul teoretic astfel:
Apoi, convertim molii din randamentul teoretic in grame, folosind masa molara a AlCl3 (M (AlCl3)), apoi calculați randamentul procentual:
În cele din urmă, se calculează procentul sau randamentul real al unei reacții chimice:
Și pentru exemplul pe care îl analizăm ar fi: