Qual è la resa teorica?
La resa teorica di una reazione chimica è la quantità ottenuta di un prodotto di una reazione in cui il reagente limitante è stato completamente consumato. Mentre i chimici imparano a bilanciare le equazioni chimiche, in pratica un reagente sarà presente in quantità non stechiometrica. Il reagente limiterà la quantità di prodotto possibile dalla reazione. Il metodo per calcolare la resa teorica è semplice. L'applicazione di questo calcolo in un ambiente del mondo reale è più utile, ma più complessa.
Nella prima fase del calcolo della resa teorica, viene scritta l'equazione chimica bilanciata e viene esaminato il rapporto in moli di ciascun reagente. La quantità di ciascun reagente è determinata pesando i reagenti, misurando le concentrazioni o usando soluzioni standard. Il reagente limitante si trova convertendo la quantità di reagenti presenti in moli di ciascun reagente e determinando, in base ai rapporti del primo passaggio, quale reagente si esaurirà prima che tutti gli altri reagenti vengano utilizzati. Il rapporto tra moli di prodotto e moli di reagente limitante dall'equazione bilanciata viene moltiplicato per le moli di reagente limitante disponibili per trovare le moli di prodotto. Quindi, utilizzando il peso molecolare del prodotto, questa risposta viene convertita in grammi di prodotto o altra misura adatta.
In laboratorio, i chimici iniziano con una reazione proposta. I prodotti di reazione sono previsti e confermati da esperimenti. Un'equazione chimica bilanciata viene scritta usando la conoscenza della reazione. Date le concentrazioni iniziali di ciascun reagente, viene scelto il reagente limitante e la resa viene calcolata in base alla conversione completa del reagente in prodotto. In futuri esperimenti o analisi del campione, la resa effettiva verrà confrontata con la resa teorica e le cause della perdita di prodotto determinate.
Per calcolare la resa teorica, è necessario conoscere i reagenti e i prodotti della reazione. Ciò può essere più complesso in ambienti industriali reali rispetto alle condizioni di laboratorio. La reazione, ad esempio, potrebbe verificarsi in una condizione acida o basica e potrebbe esserci corrosione dei tubi che rilasciano metalli che possono agire da catalizzatori. I calcoli di laboratorio devono essere supportati da campioni tratti dal processo di interesse.
Tipicamente, le reazioni inorganiche, in particolare quelle che producono un precipitato solido o un prodotto volatile, possono essere condotte in condizioni che producono una reazione completa del reagente limitante. Queste reazioni possono spesso produrre circa il 100% del teorico. Le reazioni organiche spesso producono molti più sottoprodotti a causa di flussi di reagenti meno puri e della molteplicità delle possibili reazioni. I processi industriali che coinvolgono reazioni organiche nell'industria raramente producono risultati che si avvicinano alla resa teorica. Questi processi di solito richiedono successive fasi di separazione e purificazione.