Βασική διαφορά – Atom Economy vs Percentage απόδοση
Ατομική οικονομία και ποσοστιαία απόδοση χρησιμοποιούνται για τον προσδιορισμό της αποτελεσματικότητας της χημικής σύνθεσης. Ο προσδιορισμός της οικονομίας του ατόμου είναι πολύ σημαντικός επειδή δίνει λεπτομέρειες σχετικά με το πόσο πιο πράσινη είναι η διαδικασία. Υποδεικνύει επίσης τη σπατάλη ατόμων κατά τη διάρκεια της διαδικασίας. Η εκατοστιαία απόδοση είναι η ποσότητα του προϊόντος που δίνεται από μια χημική αντίδραση σε σχέση με την αναμενόμενη υπολογιζόμενη ποσότητα (τη θεωρητική ποσότητα). Η βασική διαφορά μεταξύ της οικονομίας ατόμου και της ποσοστιαίας απόδοσης είναι ότι η οικονομία του ατόμου υπολογίζεται διαιρώντας τη μοριακή μάζα του επιθυμητού προϊόντος με τη μοριακή μάζα όλων των αντιδρώντων, ενώ η ποσοστιαία απόδοση υπολογίζεται με κατάδυση της πραγματικής απόδοσης του προϊόντος από τη θεωρητική απόδοση του το προϊόν.
Τι είναι η Atom Economy;
Οικονομία ατόμου ή αποτελεσματικότητα ατόμου είναι ο προσδιορισμός της αποτελεσματικότητας μιας χημικής σύνθεσης σε σχέση με τα άτομα που χρησιμοποιούνται κατά την αντίδραση σύνθεσης. Εάν η οικονομία του ατόμου είναι 100%, σημαίνει ότι όλα τα άτομα που συμμετείχαν στη διαδικασία έχουν χρησιμοποιηθεί κατά τη διάρκεια της διαδικασίας. Αυτό σημαίνει ότι όλα τα άτομα στα αντιδρώντα έχουν μετατραπεί σε άτομα του προϊόντος. Εάν η οικονομία ατόμου μιας διεργασίας είναι υψηλή, ονομάζεται πράσινη διεργασία.
Εξίσωση για τον υπολογισμό της οικονομίας του ατόμου
Ο προσδιορισμός της οικονομίας του ατόμου μπορεί να γίνει μέσω της ακόλουθης εξίσωσης.
Οικονομία ατόμου=(μοριακή μάζα επιθυμητού προϊόντος/μοριακή μάζα όλων των αντιδρώντων) x 100%
Εικόνα 1: Διακύμανση της οικονομίας του ατόμου με βάση διαφορετικές παραμέτρους
Σε μια ιδανική διεργασία, όλα τα άτομα στα αντιδρώντα χρησιμοποιούνται από τη διαδικασία και μετατρέπονται σε αντιδρώντα. Ως εκ τούτου, κανένα άτομο δεν σπαταλάται. Αλλά στις πραγματικές διαδικασίες, η οικονομία του ατόμου είναι χαμηλότερη από 100%. Αυτό οφείλεται στην παραγωγή υποπροϊόντων αντί να δίνεται μόνο το επιθυμητό προϊόν. Αυτό είναι ένα σημαντικό πρόβλημα όταν πρόκειται για τη διαδικασία που καταναλώνει πρώτες ύλες υψηλού κόστους.
Παράδειγμα
Παραγωγή μηλεϊνικού ανυδρίτη από βενζόλιο. Αυτή είναι μια αντίδραση οξείδωσης. τα αντιδρώντα που εμπλέκονται στη διαδικασία είναι το βενζόλιο και το μοριακό οξυγόνο.
Βενζόλιο + 4,5 οξυγόνο → μηλεϊνικός ανυδρίτης + 2 διοξείδιο του άνθρακα + 2 νερό
Μοριακή μάζα του επιθυμητού προϊόντος=(12×4) + (16×3) + (1×2)
=98 g/mol
Μοριακή μάζα όλων των αντιδρώντων. βενζόλιο=(12×6) + (1×6)
=78 g/mol
Μοριακό οξυγόνο=4,5(16×2)
=144 g/mol
Η συνολική μάζα των αντιδρώντων=78 + 144
=222 g/mol
Ατομική οικονομία=(98/222) x 100%
=44,14%
Τι είναι η ποσοστιαία απόδοση;
Η ποσοστιαία απόδοση (ονομάζεται επίσης ποσοστιαία απόδοση) είναι η πραγματική απόδοση που λαμβάνεται από μια αντίδραση χημικής σύνθεσης, σε σχέση με τη θεωρητική απόδοση. Η τιμή δίνεται ως ποσοστό. Η πραγματική απόδοση είναι αυτή που λαμβάνουμε από το πείραμα, ενώ η θεωρητική απόδοση είναι η τιμή που υπολογίζεται από την εξίσωση της χημικής αντίδρασης, λαμβάνοντας υπόψη τη στοιχειομετρία.
Κατά τον υπολογισμό της θεωρητικής απόδοσης, θα πρέπει να ληφθεί υπόψη το περιοριστικό αντιδραστήριο. Το περιοριστικό αντιδραστήριο ή το περιοριστικό αντιδραστήριο είναι το αντιδραστήριο που καθορίζει πόσο από το προϊόν έχει παραχθεί. Το περιοριστικό αντιδραστήριο καταναλώνεται κατά τη διάρκεια της αντίδρασης όπου άλλα αντιδραστήρια παραμένουν ακόμη και μετά την ολοκλήρωση της αντίδρασης επειδή είναι αντιδραστήρια περίσσειας.
Πώς να βρείτε το Περιοριστικό Αντιδραστήριο;
Παράχ.: Ας εξετάσουμε την αντίδραση μεταξύ Al (14 g) και Cl2 (4,25 g) αερίου. Το τελικό προϊόν είναι AlCl3.
2Al + 3Cl2 → 2AlCl3
Υπάρχουν κρεατοελιές Al=14 /26,98=0,52 mol
Οι κρεατοελιές Cl2 παρόν=4,25 / 70,90=0,06 mol
Στοιχειομετρική αναλογία μεταξύ Al και Cl2=2:3
Επομένως, 2 moles Al αντιδρούν με 3 moles Cl2. Τότε η ποσότητα Cl2 που απαιτείται για να αντιδράσει με 0,52 mol Al είναι=(3/2) x 0,52=0,78 mol
Αλλά, υπάρχουν μόνο 0,06 mol. Επομένως, το Cl2 είναι το περιοριστικό αντιδραστήριο εδώ. Στη συνέχεια, η θεωρητική απόδοση υπολογίζεται χρησιμοποιώντας την ποσότητα του Al που υπάρχει στο μείγμα αντίδρασης.
Θεωρητική απόδοση=(2/3) x 0,06 x 133,3=5,33 g
Αν η πραγματική απόδοση που λήφθηκε από το πείραμα δοθεί ως 4,33 g, τότε η ποσοστιαία απόδοση μπορεί να υπολογιστεί ως εξής.
Percentage απόδοση=(4,33 / 5,33) x 100%=81,24%
Ποιες είναι οι ομοιότητες μεταξύ της οικονομίας του ατόμου και της ποσοστιαίας απόδοσης;
- Τόσο η ατομική οικονομία όσο και η ποσοστιαία απόδοση είναι ποσοστά.
- Τόσο η οικονομία του ατόμου όσο και η ποσοστιαία απόδοση είναι πολύ χρήσιμα για τον προσδιορισμό της αποτελεσματικότητας μιας χημικής διαδικασίας.
Ποια είναι η διαφορά μεταξύ της οικονομίας του ατόμου και της ποσοστιαίας απόδοσης;
Ατομική οικονομία έναντι ποσοστιαίας απόδοσης |
|
| Οικονομία ατόμου είναι ο προσδιορισμός της αποτελεσματικότητας μιας χημικής σύνθεσης σε σχέση με τα άτομα που χρησιμοποιούνται κατά την αντίδραση σύνθεσης. | Η ποσοστιαία απόδοση είναι η πραγματική απόδοση που λαμβάνεται από μια αντίδραση χημικής σύνθεσης, σε σχέση με τη θεωρητική απόδοση. |
| Σκοπός | |
| Η οικονομία του ατόμου υπολογίζεται για την εκτίμηση της αποτελεσματικότητας μιας διαδικασίας και για τον προσδιορισμό της σπατάλης των ατόμων. | Η ποσοστιαία απόδοση υπολογίζεται για τον προσδιορισμό της ποσότητας του προϊόντος που δίνεται πρακτικά σε σύγκριση με τις θεωρητικές προσδοκίες. |
| Υπολογισμός | |
| Η οικονομία του ατόμου υπολογίζεται διαιρώντας τη μοριακή μάζα του επιθυμητού προϊόντος με τη μοριακή μάζα όλων των αντιδραστηρίων | Η ποσοστιαία απόδοση υπολογίζεται αφαιρώντας την πραγματική απόδοση του προϊόντος από τη θεωρητική απόδοση του προϊόντος. |
Σύνοψη – Atom Economy vs Percentage Απόδοση
Η οικονομία ατόμου και η ποσοστιαία απόδοση είναι ποσοστιαίες τιμές που υπολογίζονται σχετικά με τις χημικές αντιδράσεις. Η βασική διαφορά μεταξύ της οικονομίας ατόμου και της ποσοστιαίας απόδοσης είναι ότι η οικονομία του ατόμου υπολογίζεται διαιρώντας τη μοριακή μάζα του επιθυμητού προϊόντος με τη μοριακή μάζα όλων των αντιδρώντων, ενώ η ποσοστιαία απόδοση υπολογίζεται με κατάδυση της πραγματικής απόδοσης του προϊόντος από τη θεωρητική απόδοση του το προϊόν.
