सैद्धांतिक प्रदर्शन: इसमें क्या है और उदाहरण हैं - रसायन विज्ञान - 2025

एक रासायनिक प्रतिक्रिया की सैद्धांतिक उपज अधिकतम मात्रा है जो एक उत्पाद से प्राप्त की जा सकती है जो अभिकारकों के पूर्ण परिवर्तन को मानती है। जब काइनेटिक, थर्मोडायनामिक या प्रायोगिक कारणों में से एक अभिकारक आंशिक रूप से प्रतिक्रिया करता है, तो परिणामस्वरूप उपज सैद्धांतिक से कम होती है।

यह अवधारणा आपको कागज (रासायनिक समीकरण) और वास्तविकता पर लिखी गई रासायनिक प्रतिक्रियाओं के बीच अंतर की तुलना करने की अनुमति देती है। कुछ बहुत सरल लग सकते हैं, लेकिन प्रयोगात्मक रूप से जटिल और कम उपज वाले; जब दूसरों को व्यापक लेकिन सरल और उच्च प्रदर्शन किया जा सकता है।

स्रोत: Pxhere

सभी रासायनिक प्रतिक्रियाओं और अभिकर्मकों की मात्रा में एक सैद्धांतिक उपज होती है। इसके लिए धन्यवाद, प्रक्रिया चर और हिट्स की प्रभावशीलता की एक डिग्री स्थापित की जा सकती है; उपज जितनी अधिक होगी (और समय कम होगा), प्रतिक्रिया के लिए बेहतर स्थिति चुनी जाएगी।

इस प्रकार, एक दी गई प्रतिक्रिया के लिए, एक तापमान रेंज, सरगर्मी गति, समय, आदि को चुना जा सकता है और एक इष्टतम प्रदर्शन किया जा सकता है। इस तरह के प्रयासों का उद्देश्य वास्तविक पैदावार के लिए सैद्धांतिक उपज का अनुमान लगाना है।

सैद्धांतिक उपज क्या है?

सैद्धांतिक उपज 100% रूपांतरण को प्रतिक्रिया मानकर प्राप्त उत्पाद की मात्रा है; यही है, सभी सीमित अभिकर्मक का उपभोग किया जाना चाहिए।

इसलिए, प्रत्येक संश्लेषण को आदर्श रूप से 100% के बराबर एक प्रयोगात्मक या वास्तविक उपज देना चाहिए। हालांकि यह नहीं होता है, उच्च पैदावार (> 90%) के साथ प्रतिक्रियाएं होती हैं

यह प्रतिशत में व्यक्त किया जाता है, और इसकी गणना करने के लिए आपको पहले प्रतिक्रिया के रासायनिक समीकरण का सहारा लेना चाहिए। स्टोइकोमेट्री से, यह अभिकर्मक को सीमित करने की एक निश्चित मात्रा के लिए निर्धारित किया जाता है कि कितना उत्पाद उत्पन्न होता है। इसके बाद, उत्पाद की मात्रा (वास्तविक उपज) की तुलना निर्धारित सैद्धांतिक मूल्य से की जाती है:

% यील्ड = (वास्तविक उपज / सैद्धांतिक यील्ड) (100%

यह% उपज अनुमान लगाने की अनुमति देता है कि चयनित स्थितियों के तहत प्रतिक्रिया कितनी कुशल है। प्रतिक्रिया के प्रकार के आधार पर उनके मूल्य काफी भिन्न होते हैं। उदाहरण के लिए, कुछ प्रतिक्रियाओं के लिए 50% उपज (आधा सैद्धांतिक उपज) को एक सफल प्रतिक्रिया माना जा सकता है।

लेकिन ऐसे प्रदर्शन की इकाइयाँ क्या हैं? अभिकारकों का द्रव्यमान, अर्थात्, उनकी संख्या ग्राम या मोल्स। इसलिए, एक प्रतिक्रिया की उपज का निर्धारण करने के लिए, ग्राम या मोल्स जो सैद्धांतिक रूप से प्राप्त किया जा सकता है, ज्ञात होना चाहिए।

ऊपर एक सरल उदाहरण के साथ स्पष्ट किया जा सकता है।

उदाहरण

उदाहरण 1

निम्नलिखित रासायनिक प्रतिक्रिया पर विचार करें:

ए + बी => सी

1gA + 3GB => 4gC

रासायनिक समीकरण में प्रजातियों ए, बी और सी के लिए केवल 1 स्टोइकोमेट्रिक गुणांक हैं क्योंकि वे काल्पनिक प्रजातियां हैं, उनके आणविक या परमाणु द्रव्यमान अज्ञात हैं, लेकिन वे जिस द्रव्यमान अनुपात में प्रतिक्रिया करते हैं, वह उपलब्ध है; वह है, A के प्रत्येक ग्राम के लिए, B का 3 ग्राम C का 4 ग्राम (द्रव्यमान का संरक्षण) देने के लिए प्रतिक्रिया करता है।

इसलिए, इस प्रतिक्रिया के लिए सैद्धांतिक उपज 4 ग्राम सी है जब 1 जी ए 3 जी के साथ प्रतिक्रिया करता है।

यदि हमारे पास A की 9g है तो सैद्धांतिक उपज क्या होगी? इसकी गणना करने के लिए, केवल A और C से संबंधित रूपांतरण कारक का उपयोग करें:

(9g A) ∙ (4g C / 1g A) = 36g C

ध्यान दें कि अब सैद्धांतिक उपज 4 जी सी के बजाय 36 ग्राम सी है, क्योंकि अधिक अभिकर्मक ए है।

दो तरीके: दो रिटर्न

उपरोक्त प्रतिक्रिया के लिए सी उत्पादन के दो तरीके हैं। दोनों को ए के 9 जी से शुरू करते हुए, प्रत्येक की अपनी वास्तविक उपज है। शास्त्रीय विधि 1 घंटे की अवधि में 23 ग्राम सी प्राप्त करना संभव बनाती है; आधुनिक पद्धति का उपयोग करते हुए, आधे घंटे में 29 ग्राम सी प्राप्त किया जा सकता है।

प्रत्येक विधि के लिए% उपज क्या है? यह जानकर कि सैद्धांतिक उपज 36 ग्राम C है, सामान्य सूत्र लागू किया जाता है:

% उपज (शास्त्रीय विधि) = (23g C / 36g C)) 100%

63.8%

% उपज (आधुनिक विधि) = (29 ग्रा। / 36 ग्रा।) method 100%

80.5%

तार्किक रूप से, 9 ग्राम ए (प्लस 27 ग्राम बी) से अधिक ग्राम उत्पन्न करके आधुनिक विधि की उपज 80.5% है, जो कि शास्त्रीय विधि के 63.8% की उपज से अधिक है।

दोनों में से किसे चुनना है? पहली नज़र में, आधुनिक विधि शास्त्रीय विधि की तुलना में अधिक व्यवहार्य लगती है; हालांकि, आर्थिक पहलू और प्रत्येक के संभावित पर्यावरणीय प्रभाव फैसले में लागू होते हैं।

उदाहरण 2

एक ऊर्जा स्रोत के रूप में एक्सोथर्मिक और आशाजनक प्रतिक्रिया पर विचार करें:

एच ₂ + ओ ₂ => एच ₂ ओ

ध्यान दें कि पिछले उदाहरण की तरह, एच ₂ और ओ ₂ के स्टोइकोमेट्रिक गुणांक 1. हैं। यदि आपके पास एच _{2 जी} का 70 ग्राम 150 ग्राम ओ _{2 के} साथ मिश्रित है, तो प्रतिक्रिया की सैद्धांतिक उपज क्या होगी? एच ₂ ओ के 10 और 90 ग्राम प्राप्त होने पर उपज क्या है ?

यहां यह अनिश्चित है कि एच ₂ या ओ ₂ ग्राम के कितने ग्राम प्रतिक्रिया करते हैं; इसलिए, प्रत्येक प्रजाति के मोल्स को इस बार निर्धारित किया जाना चाहिए:

H _{2 का} मोल = (70 ग्रा) of (मोल H ₂ / 2g)

35 मोल

O _{2 का} मोल = (150 ग्राम) of (मोल O ₂ / 32g)

4.69 मोल

सीमित अभिकर्मक ऑक्सीजन है, क्योंकि H _{2 का} 1mol O _{2 के} 1mol के साथ प्रतिक्रिया करता है; और चूंकि O _{2 के} 4.69 मोल हैं, तो H _{2 के} 4.69 मोल प्रतिक्रिया _{करेंगे} । इसी तरह, गठित एच ₂ ओ के मोल्स 4.69 के बराबर होंगे। इसलिए, सैद्धांतिक उपज 4.69 मोल या एच ₂ ओ के 84.42 जी (पानी के आणविक द्रव्यमान से मोल्स को गुणा करना) है।

ऑक्सीजन की कमी और अतिरिक्त अशुद्धियाँ

यदि एच ₂ ओ के 10 ग्राम का उत्पादन किया जाता है, तो उपज होगी:

% उपज = (१० ग्राम एच _२ ओ / = ४.४२ ग्राम एच _२ ओ) 10 १००%

11.84%

जो कम है क्योंकि हाइड्रोजन की एक बड़ी मात्रा में बहुत कम ऑक्सीजन के साथ मिलाया गया था।

और अगर, दूसरी तरफ, 90g H ₂ O का उत्पादन किया जाता है, तो उपज अब होगी:

% उपज = (90 ग्राम एच ₂ ओ / 84.42 जी एच ₂ ओ) O 100%

106.60%

कोई भी प्रदर्शन सैद्धांतिक से अधिक नहीं हो सकता है, इसलिए 100% से अधिक कुछ भी एक विसंगति है। हालाँकि, यह निम्नलिखित कारणों से हो सकता है:

-उत्पाद पक्ष या माध्यमिक प्रतिक्रियाओं के कारण अन्य उत्पादों को संचित करता है।

-उत्पाद प्रतिक्रिया के दौरान या उसके अंत में दूषित हो गया।

इस उदाहरण में प्रतिक्रिया के मामले के लिए, पहला कारण संभावना नहीं है, क्योंकि पानी के अलावा कोई अन्य उत्पाद नहीं है। दूसरा कारण, अगर 90g पानी वास्तव में ऐसी स्थितियों के तहत प्राप्त किया गया था, यह दर्शाता है कि अन्य गैसीय यौगिकों (जैसे CO ₂ और N ₂) का एक प्रवेश था जो पानी के साथ मिलकर गलत तरीके से तौला गया था।

संदर्भ

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