Mikä on teoreettinen tuotto?

Kemiallisen reaktion teoreettinen saanto on määrä, joka saadaan reaktiotuotteesta, jossa rajoittava reagenssi oli täysin kulutettu. Vaikka kemistit oppivat tasapainottamaan kemiallisia yhtälöitä, käytännössä yhtä reagenssia on läsnä vähemmän kuin stökiometriset määrät. Reagenssi rajoittaa tuotteen määrää reaktiosta. Menetelmä teoreettisen sadon laskemiseksi on yksinkertainen. Tämän laskelman soveltaminen todellisessa ympäristössä on hyödyllisempää, mutta monimutkaisempaa.

Teoreettisen saannon laskemisen ensimmäisessä vaiheessa kirjoitetaan tasapainoinen kemiallinen yhtälö ja tutkitaan kunkin reagoivan aineen moolisuhde. Kunkin reagenssin määrä määritetään punnitsemalla reagenssit, mittaamalla pitoisuudet tai käyttämällä standardiliuoksia. Rajoittava reagenssi löydetään muuntamalla läsnä olevien reagenssien määrä kunkin reagenssin mooleiksi ja määrittämällä ensimmäisen vaiheen suhteiden perusteella, mikä reagenssi loppuu ennen kuin kaikki muut reagenssit on käytetty. Tuotteen moolien suhde rajoittavan reaktantin mooleihin tasapainotetusta yhtälöstä kerrotaan käytettävissä olevien rajoittavien reagenssien mooleilla tuotteen moolien löytämiseksi. Sitten tämä vastaus muunnetaan tuotteen molekyylipainon mukaan tuotteen grammoiksi tai muuksi sopivaksi mittaksi.

Laboratoriossa kemistit aloittavat ehdotetulla reaktiolla. Reaktiotuotteet ennustetaan ja vahvistetaan kokeella. Tasapainoinen kemiallinen yhtälö kirjoitetaan käyttämällä reaktion tuntemusta. Kun otetaan huomioon kunkin reagenssin lähtöpitoisuudet, valitaan rajoittava reaktantti ja saanto lasketaan sen perusteella, että kyseinen reagenssi muuttuu kokonaan tuotteeksi. Tulevissa kokeissa tai näyteanalyyseissä todellista saantoa verrataan teoreettiseen saantoon ja määritettyihin tuotteen menetyksen syihin.

Teoreettisen saannon laskemiseksi on välttämätöntä tietää reagoivat aineet ja reaktiotuotteet. Tämä voi olla monimutkaisempaa todellisissa teollisuusympäristöissä verrattuna laboratorio -olosuhteisiin. Reaktio voi esimerkiksi tapahtua happamassa tai emäksisessä tilassa, ja putkissa voi olla korroosiota, jotka vapauttavat metalleja, jotka voivat toimia katalysaattoreina. Laboratoriolaskelmien olisi tuettava näytteitä, jotka on otettu kiinnostavasta prosessista.

Tyypillisesti epäorgaaniset reaktiot, erityisesti ne, jotka tuottavat kiinteää sakkaa tai haihtuvaa tuotetta, voidaan suorittaa olosuhteissa, jotka tuottavat rajoittavan reaktantin täydellisen reaktion. Nämä reaktiot voivat usein tuottaa lähes 100% teoreettisesta. Orgaaniset reaktiot tuottavat usein paljon enemmän sivutuotteita vähemmän puhtaiden reagenssivirtojen ja mahdollisten reaktioiden moninaisuuden vuoksi. Teolliset prosessit, joihin liittyy orgaanisia reaktioita teollisuudessa, tuottavat harvoin tuloksia, jotka lähestyvät teoreettista tuottoa. Nämä prosessit vaativat yleensä myöhempiä erotus- ja puhdistusvaiheita.