Klíčový rozdíl – atomová ekonomika vs. procentuální výnos
Úspornost atomů a procentuální výtěžnost se používají k určení účinnosti chemické syntézy. Určení atomové ekonomiky je velmi důležité, protože poskytuje podrobnosti o tom, jak ekologičtější je proces. Označuje také plýtvání atomy během procesu. Procentní výtěžek je množství produktu dané chemickou reakcí vzhledem k očekávanému vypočtenému množství (teoretickému množství). Klíčový rozdíl mezi atomovou ekonomikou a procentuálním výtěžkem je v tom, že atomová ekonomika se vypočítá vydělením molární hmotnosti požadovaného produktu molární hmotností všech reaktantů, zatímco procentuální výtěžek se vypočítá ponořením skutečného výtěžku produktu z teoretického výtěžku produkt.
Co je atomová ekonomika?
Atomová hospodárnost neboli atomová účinnost je stanovení účinnosti chemické syntézy s ohledem na atomy použité během syntézní reakce. Pokud je atomová ekonomika 100%, znamená to, že všechny atomy, které byly zapojeny do procesu, byly během procesu použity. To znamená, že všechny atomy v reaktantech byly převedeny na atomy produktu. Pokud je atomová ekonomika procesu vysoká, nazývá se zelený proces.
Rovnice pro výpočet atomové ekonomiky
Určení ekonomiky atomu lze provést pomocí následující rovnice.
Ekonomika atomu=(molární hmotnost požadovaného produktu/molární hmotnost všech reaktantů) x 100 %
Obrázek 1: Variace atomové ekonomiky na základě různých parametrů
V ideálním procesu jsou všechny atomy v reaktantech procesem spotřebovány a přeměněny na reaktanty. Žádný atom tedy nepřichází vniveč. Ale ve skutečných procesech je atomová ekonomika nižší než 100 %. To je způsobeno výrobou vedlejších produktů namísto poskytování pouze požadovaného produktu. To je hlavní problém, pokud jde o proces, který spotřebovává vysoce nákladné suroviny.
Příklad
Výroba maleinanhydridu z benzenu. Toto je oxidační reakce; reaktanty zahrnuté v procesu jsou benzen a molekulární kyslík.
Benzen + 4,5 kyslík → anhydrid kyseliny maleinové + 2 oxid uhličitý + 2 voda
Molární hmotnost požadovaného produktu=(12×4) + (16×3) + (1×2)
=98 g/mol
Molární hmotnost všech reaktantů; benzen=(12×6) + (1×6)
=78 g/mol
Molekulární kyslík=4,5 (16×2)
=144 g/mol
Celková hmotnost reaktantů=78 + 144
=222 g/mol
Atomová ekonomika=(98/222) x 100 %
=44,14 %
Co je to procentní výnos?
Procentuální výtěžek (také nazývaný procentuální výtěžek) je skutečný výtěžek získaný z reakce chemické syntézy s ohledem na teoretický výtěžek. Hodnota je uvedena v procentech. Skutečný výtěžek je to, co získáme z experimentu, zatímco teoretický výtěžek je hodnota vypočítaná z rovnice chemické reakce s ohledem na stechiometrii.
Při výpočtu teoretického výtěžku je třeba vzít v úvahu limitní činidlo. Limitující činidlo nebo limitující reaktant je reaktant, který určuje, jaké množství produktu bylo vyrobeno. Limitující reaktant se spotřebovává během reakce, kde ostatní reaktanty zůstávají i po dokončení reakce, protože jsou reagenciemi přebytečné.
Jak najít limitující činidlo?
Příklad: Uvažujme reakci mezi Al (14 g) a plynem Cl2 (4,25 g). Konečným produktem je AlCl3.
2Al + 3Cl2 → 2AlCl3
Přítomné moly Al=14 /26,98=0,52 mol
Přítomné moly Cl2=4,25 / 70,90=0,06 mol
Stochiometrický poměr mezi Al a Cl2=2:3
Proto 2 moly Al reagují se 3 moly Cl2. Potom množství Cl2 potřebné k reakci s 0,52 mol Al je=(3/2) x 0,52=0,78 mol
Je však přítomno pouze 0,06 mol. Proto je zde limitujícím činidlem Cl2. Poté se teoretický výtěžek vypočte za použití množství Al přítomného v reakční směsi.
Teoretický výtěžek=(2/3) x 0,06 x 133,3=5,33 g
Pokud je skutečný výtěžek získaný z experimentu uveden jako 4,33 g, lze procentuální výtěžnost vypočítat následovně.
Procentuální výtěžek=(4,33 / 5,33) x 100 %=81,24 %
Jaké jsou podobnosti mezi atomovou ekonomikou a procentuálním výnosem?
- Ekonomika atomu i procentuální výnos jsou procenta.
- Jak úspora atomů, tak procentuální výtěžnost jsou velmi užitečné pro určení účinnosti chemického procesu.
Jaký je rozdíl mezi atomovou ekonomikou a procentuálním výnosem?
Atomová ekonomika vs. procentuální výnos |
|
| Atomová ekonomika je stanovení účinnosti chemické syntézy s ohledem na atomy použité během syntézní reakce. | Procentuální výtěžek je skutečný výtěžek získaný z reakce chemické syntézy s ohledem na teoretický výtěžek. |
| Purpose | |
| Ekonomika atomů se vypočítává pro odhad účinnosti procesu a pro určení plýtvání atomy. | Procentuální výtěžnost se vypočítává, aby se určilo množství daného produktu prakticky ve srovnání s teoretickými očekáváními. |
| Výpočet | |
| Ekonomika atomu se vypočítá vydělením molární hmotnosti požadovaného produktu molární hmotností všech reaktantů | Procentuální výtěžek se vypočítá tak, že se skutečný výtěžek produktu odehraje od teoretického výtěžku produktu. |
Shrnutí – Atomová ekonomika vs. procentuální výnos
Ekonomika atomu a procentuální výtěžek jsou procentuální hodnoty, které se počítají s ohledem na chemické reakce. Klíčový rozdíl mezi atomovou ekonomikou a procentuálním výtěžkem je v tom, že atomová ekonomika se vypočítá vydělením molární hmotnosti požadovaného produktu molární hmotností všech reaktantů, zatímco procentuální výtěžek se vypočítá ponořením skutečného výtěžku produktu z teoretického výtěžku produkt.
