Kinerja teoretis dalam apa yang terdiri dan contoh-contohnya

itu kinerja teoritis dari suatu reaksi kimia adalah jumlah maksimum yang dapat diperoleh dari suatu produk dengan asumsi transformasi lengkap dari reaktan. Ketika karena alasan kinetik, termodinamika, atau eksperimental, salah satu reaktan bereaksi sebagian, hasil yang dihasilkan lebih kecil daripada teoretis..

Konsep ini memungkinkan untuk membandingkan kesenjangan antara reaksi kimia yang ditulis di atas kertas (persamaan kimia) dan kenyataan. Beberapa mungkin terlihat sangat sederhana, tetapi secara eksperimen kompleks dan dengan hasil rendah; sementara yang lain, bisa luas tetapi sederhana dan kinerja tinggi untuk membuatnya.

Semua reaksi kimia dan jumlah reagen memiliki hasil teoretis. Berkat ini, tingkat keefektifan variabel proses dan keberhasilan dapat ditetapkan; semakin tinggi hasil (dan semakin pendek waktu), semakin baik kondisi yang dipilih untuk reaksi tersebut.

Jadi, untuk reaksi yang diberikan Anda dapat memilih kisaran suhu, kecepatan agitasi, waktu, dll, dan melakukan kinerja yang optimal. Tujuan dari upaya tersebut adalah untuk memperkirakan kinerja teoritis dengan kinerja aktual.

Indeks

• 1 Apa hasil teoretisnya??
• 2 Contoh
  • 2.1 Contoh 1
  • 2.2 Contoh 2
• 3 Referensi

Apa kinerja teoretisnya??

Hasil teoritis adalah jumlah produk yang diperoleh dari reaksi dengan asumsi konversi 100%; yaitu, semua pereaksi pembatas harus dikonsumsi.

Kemudian, semua sintesis idealnya harus memberikan kinerja eksperimental atau nyata sebesar 100%. Meskipun ini tidak terjadi, ada reaksi dengan hasil tinggi (> 90%)

Ini dinyatakan dalam persentase, dan untuk menghitungnya terlebih dahulu Anda harus menggunakan persamaan kimia dari reaksi. Dari stoikiometri, ditentukan untuk sejumlah tertentu reagen pembatas berapa banyak produk berasal. Kemudian, ketika ini dilakukan, jumlah produk yang diperoleh (hasil aktual) dibandingkan dengan nilai teoritis yang ditentukan:

Kinerja% = (Kinerja aktual / Kinerja teoretis) ∙ 100%

% Hasil ini memungkinkan kami memperkirakan seberapa efisien reaksi dalam kondisi yang dipilih. Nilai-nilai mereka berosilasi secara drastis tergantung pada jenis reaksi. Misalnya, untuk beberapa reaksi, hasil sebesar 50% (setengah dari hasil teoritis) dapat dianggap sebagai reaksi yang berhasil.

Tapi apa unit dari kinerja seperti itu? Massa reagen, yaitu jumlah gram atau mol. Karena itu, untuk menentukan kinerja suatu reaksi harus mengetahui gram atau mol yang secara teoritis dapat diperoleh.

Di atas dapat diklarifikasi dengan contoh sederhana.

Contohnya

Contoh 1

Pertimbangkan reaksi kimia berikut:

A + B => C

1gA + 3gB => 4gC

Persamaan kimia hanya memiliki koefisien stoikiometrik 1 untuk spesies A, B dan C. Karena mereka adalah spesies hipotetis, massa molekul atau atomnya tidak diketahui, tetapi proporsi massa di mana mereka bereaksi sudah dekat; yaitu, untuk setiap gram A, 3 g B bereaksi untuk menghasilkan 4 g C (kekekalan massa).

Oleh karena itu, hasil teoritis untuk reaksi ini adalah 4 g C ketika 1g A bereaksi dengan 3g B.

Apa yang akan menjadi hasil teoritis jika Anda memiliki 9g A? Untuk menghitungnya, cukup menggunakan faktor konversi yang terkait dengan A dan C:

(9g A) ∙ (4g C / 1g A) = 36g C

Perhatikan bahwa sekarang hasil teoritis adalah 36 g C, bukan 4 g C, karena memiliki lebih banyak reagen A.

Dua metode: dua hasil

Untuk reaksi di atas ada dua metode untuk menghasilkan C. Dengan asumsi bahwa keduanya dimulai dengan 9g A, masing-masing memiliki kinerja nyata sendiri. Metode klasik memungkinkan mendapatkan 23 g C dalam jangka waktu 1 jam; saat menggunakan metode modern Anda bisa mendapatkan 29 g C dalam setengah jam.

Berapa% hasil untuk masing-masing metode? Mengetahui bahwa hasil teoritis adalah 36 g C, kami melanjutkan menerapkan rumus umum:

Kinerja% (metode klasik) = (23g C / 36g C) ∙ 100%

63,8%

Kinerja% (metode modern) = (29g C / 36g C) ∙ 100%

80,5%

Secara logis, metode modern untuk menghasilkan lebih banyak gram C dari 9 gram A (ditambah 27 gram B) memiliki hasil 80,5%, lebih tinggi daripada hasil 63,8% dari metode klasik..

Manakah dari dua metode untuk memilih? Pada pandangan pertama, metode modern tampaknya lebih layak daripada metode klasik; Namun, aspek ekonomi dan kemungkinan dampak lingkungan dari masing-masing berperan dalam keputusan tersebut.

Contoh 2

Pertimbangkan reaksi eksotermik dan menjanjikan sebagai sumber energi:

H₂ + O₂ => H₂O

Perhatikan bahwa, seperti pada contoh sebelumnya, koefisien stoikiometrik H₂ dan O₂ mereka adalah 1. Anda memiliki 70g H₂ dicampur dengan 150g O₂, Apa yang akan menjadi hasil teoretis dari reaksi? Berapa hasil jika Anda mendapatkan 10 dan 90g H₂O?

Di sini tidak pasti berapa gram H₂ atau O₂ mereka bereaksi; oleh karena itu, mol setiap spesies harus ditentukan kali ini:

Moles de H₂= (70g) ∙ (mol H₂/ 2g)

35 mol

Moles de O₂= (150g) ∙ (mol O₂/ 32g)

4,69 mol

Reagen pembatasnya adalah oksigen, karena 1 mol H₂ bereaksi dengan 1mol O₂; dan memiliki 4,69 mol O₂, maka 4,69 mol H akan bereaksi₂. Juga, tahi lalat H₂Atau yang terbentuk akan sama dengan 4,69. Oleh karena itu, hasil teoretis adalah 4,69 mol atau 84,42 g H₂O (mengalikan mol dengan massa molekul air).

Kekurangan oksigen dan kotoran berlebih

Jika 10g H diproduksi₂Atau, kinerjanya adalah:

Kinerja% = (10g H₂O / 84.42g H₂O) ∙ 100%

11,84%

Yang rendah karena volume hidrogen yang besar dicampur dengan oksigen yang sangat sedikit.

Dan jika, di sisi lain, 90g H diproduksi₂Atau, kinerjanya sekarang adalah:

Kinerja% = (90g H₂O / 84.42g H₂O) ∙ 100%

106,60%

Tidak ada kinerja yang bisa lebih besar daripada teoretis, jadi nilai apa pun di atas 100% adalah anomali. Namun, itu mungkin disebabkan oleh sebab-sebab berikut:

-Produk mengakumulasi produk lain yang disebabkan oleh reaksi lateral atau sekunder.

-Produk terkontaminasi selama atau di akhir reaksi.

Dalam kasus reaksi dari contoh ini, penyebab pertama tidak mungkin, karena tidak ada produk lain selain air. Penyebab kedua, jika Anda benar-benar mendapatkan 90g air dalam kondisi seperti itu, menunjukkan bahwa ada masuknya senyawa gas lainnya (seperti CO₂ dan N.₂) yang salah ditimbang bersama air.

Referensi

1. Whitten, Davis, Peck & Stanley. (2008). Kimia (Edisi ke-8). Belajar CENGAGE, hlm. 97.
2. Helmenstine, Todd. (15 Februari 2018). Cara Menghitung Hasil Teoritis dari Reaksi Kimia. Diperoleh dari: thoughtco.com
3. Chieh C. (13 Juni 2017). Hasil Teoritis dan Aktual. Teks Libre Kimia. Diperoleh dari: chem.libretexts.org
4. Akademi Khan. (2018). Membatasi pereaksi dan persen hasil. Diperoleh dari: khanacademy.org
5. Kimia Pendahuluan. (s.f.). Hasil Diperoleh dari: saylordotorg.github.io
6. Kursus pengantar dalam kimia umum. (s.f.). Membatasi pereaksi dan kinerja. Universitas Valladolid. Diperoleh dari: eis.uva.es