Avainero – atomitalous vs. prosentuaalinen tuotto
Atomien taloudellisuutta ja prosentuaalista saantoa käytetään kemiallisen synteesin tehokkuuden määrittämiseen. Atomitalouden määrittäminen on erittäin tärkeää, koska se antaa tietoja siitä, kuinka vihreämpi prosessi on. Se osoittaa myös atomien hukkaa prosessin aikana. Prosenttisaanto on kemiallisen reaktion tuottama tuotemäärä suhteessa odotettavissa olevaan laskettuun määrään (teoreettinen määrä). Keskeinen ero atomitalouden ja prosentuaalisen saannon välillä on se, että atomitalous lasketaan jakamalla halutun tuotteen moolimassa kaikkien reagoivien aineiden moolimassalla, kun taas prosentuaalinen saanto lasketaan jakamalla tuotteen todellinen saanto tuotteen teoreettisesta saannosta. tuote.
Mitä Atom Economy on?
Atomien taloudellisuus tai atomitehokkuus on kemiallisen synteesin tehokkuuden määrittäminen suhteessa synteesireaktiossa käytettyihin atomeihin. Jos atomin taloudellisuus on 100 %, se tarkoittaa, että kaikki prosessissa mukana olleet atomit on käytetty prosessin aikana. Tämä tarkoittaa, että kaikki reagoivien aineiden atomit on muunnettu tuotteen atomeiksi. Jos prosessin atomitalous on korkea, sitä kutsutaan vihreäksi prosessiksi.
Yhtälö atomitalouden laskennalle
Atomin taloudellinen määritys voidaan tehdä seuraavan yhtälön avulla.
Atomitalous=(halutun tuotteen moolimassa / kaikkien lähtöaineiden moolimassa) x 100 %
Kuva 1: Atomitalouden vaihtelu eri parametrien perusteella
Ihanteellisessa prosessissa kaikki lähtöaineiden atomit kuluvat prosessissa ja ne muunnetaan lähtöaineiksi. Näin ollen yksikään atomi ei mene hukkaan. Mutta todellisissa prosesseissa atomitalous on alle 100 %. Tämä johtuu sivutuotteiden tuotannosta sen sijaan, että annettaisiin vain haluttu tuote. Tämä on suuri huolenaihe, kun on kyse prosessista, joka kuluttaa kalliita raaka-aineita.
Esimerkki
Maleiinihappoanhydridin valmistus bentseenistä. Tämä on hapettumisreaktio; prosessissa mukana olevat lähtöaineet ovat bentseeni ja molekyylihappi.
bentseeni + 4,5 happi → maleiinihappoanhydridi + 2 hiilidioksidi + 2 vesi
Halutun tuotteen moolimassa=(12×4) + (16×3) + (1×2)
=98 g/mol
Kaikkien reagoivien aineiden moolimassa; bentseeni=(12×6) + (1×6)
=78 g/mol
Molekulaarinen happi=4,5(16×2)
=144 g/mol
Reagenssien kokonaismassa=78 + 144
=222 g/mol
Atom-talous=(98/222) x 100 %
=44,14 %
Mikä on prosentuaalinen tuotto?
Prosenttisaanto (kutsutaan myös prosenttisaantoksi) on kemiallisesta synteesireaktiosta saatu todellinen saanto suhteessa teoreettiseen saantoon. Arvo ilmoitetaan prosentteina. Todellinen saanto on se, minkä saamme kokeesta, kun taas teoreettinen saanto on arvo, joka on laskettu kemiallisen reaktion yhtälöstä stoikiometria huomioon ottaen.
Teoreettista saantoa laskettaessa on otettava huomioon rajoittava reagenssi. Rajoitusreagenssi tai rajoittava reagenssi on lähtöaine, joka määrittää, kuinka paljon tuotetta on valmistettu. Rajoitusreagenssi kuluu reaktion aikana, jossa muita lähtöaineita jää vielä reaktion päätyttyäkin, koska ne ovat ylimääräisiä reagensseja.
Kuinka löytää rajoittava reagenssi?
Esimerkiksi: Tarkastellaan Al:n (14 g) ja Cl2 (4,25 g) kaasun välistä reaktiota. Lopputuote on AlCl3.
2Al + 3Cl2 → 2AlCl3
Nämä moolit Al:ta=14 /26,98=0,52 mol
Cl2 moolit=4,25 / 70,90=0,06 mol
Stoikiometrinen suhde Al:n ja Cl:n välillä2=2:3
Siksi 2 moolia Al reagoi 3 moolin Cl2 kanssa. Tällöin Cl2:n määrä, joka tarvitaan reagoimaan 0,52 mol:n Al:n kanssa, on=(3/2) x 0,52=0,78 mol
Mutta vain 0,06 mol on läsnä. Siksi Cl2 on tässä rajoittava reagenssi. Sitten teoreettinen saanto lasketaan käyttämällä reaktioseoksessa olevan Al:n määrää.
Teoreettinen saanto=(2/3) x 0,06 x 133,3=5,33 g
Jos kokeesta saatu todellinen saanto on 4,33g, niin prosentuaalinen saanto voidaan laskea seuraavasti.
Tuottoprosentti=(4,33 / 5,33) x 100 %=81,24 %
Mitä yhtäläisyyksiä atomitalouden ja prosentuaalisen tuoton välillä on?
- Sekä atomitalous että prosentuaalinen saanto ovat prosentteja.
- Sekä atomitalous että prosentuaalinen saanto ovat erittäin hyödyllisiä määritettäessä kemiallisen prosessin tehokkuutta.
Mitä eroa on atomitalouden ja prosentuaalisen tuoton välillä?
Atom Economy vs prosenttituotto |
|
| Atomitalous on kemiallisen synteesin tehokkuuden määrittäminen suhteessa synteesireaktion aikana käytettyihin atomeihin. | Prosenttisaanto on kemiallisesta synteesireaktiosta saatu todellinen saanto suhteessa teoreettiseen saantoon. |
| Tarkoitus | |
| Atomien taloudellisuus lasketaan prosessin tehokkuuden arvioimiseksi ja atomihukan määrittämiseksi. | Prosenttituotto lasketaan antamaan tuotteen määrä käytännössä verrattuna teoreettisiin odotuksiin. |
| Laskenta | |
| Atomien taloudellisuus lasketaan jakamalla halutun tuotteen moolimassa kaikkien lähtöaineiden moolimassalla | Tuottoprosentti lasketaan jakamalla tuotteen todellinen tuotto tuotteen teoreettisesta tuotosta. |
Yhteenveto – Atomitalous vs. prosentuaalinen tuotto
Atomin taloudellisuus ja prosentuaalinen saanto ovat prosenttiarvoja, jotka lasketaan kemiallisten reaktioiden perusteella. Keskeinen ero atomitalouden ja prosentuaalisen saannon välillä on se, että atomitalous lasketaan jakamalla halutun tuotteen moolimassa kaikkien reagoivien aineiden moolimassalla, kun taas prosentuaalinen saanto lasketaan jakamalla tuotteen todellinen saanto tuotteen teoreettisesta saannosta. tuote.
