Differenza tra economia atomica e rendimento percentuale

Differenza chiave - Atom Economy vs Percentage Yield
 

L'economia atomica e la resa percentuale sono utilizzate per determinare l'efficienza della sintesi chimica. La determinazione dell'economia atomica è molto importante perché fornisce dettagli su quanto sia più verde il processo. Indica inoltre lo spreco di atomi durante il processo. La resa percentuale è la quantità di prodotto data da una reazione chimica rispetto alla quantità calcolata prevista (la quantità teorica). La differenza chiave tra economia atomica e resa percentuale è quella l'economia atomica viene calcolata dividendo la massa molare del prodotto desiderato per la massa molare di tutti i reagenti, mentre la resa percentuale viene calcolata immergendo la resa effettiva del prodotto dalla resa teorica del prodotto.   

CONTENUTO

1. Panoramica e differenza chiave
2. Cos'è l'economia atomica 
3. Qual è il rendimento percentuale
4. Somiglianze tra economia atomica e rendimento percentuale
5. Confronto affiancato - Economia atomica e rendimento percentuale in forma tabulare
6. Sommario

Cos'è l'economia atomica?

Economia atomica o efficienza dell'atomo è la determinazione dell'efficienza di una sintesi chimica rispetto agli atomi utilizzati durante la reazione di sintesi. Se l'economia atomica è al 100%, significa che tutti gli atomi coinvolti nel processo sono stati utilizzati durante il processo. Ciò significa che tutti gli atomi nei reagenti sono stati convertiti in atomi del prodotto. Se l'economia atomica di un processo è elevata, viene chiamata a processo verde.

Equazione per il calcolo dell'economia atomica

La determinazione dell'economia atomica può essere effettuata tramite la seguente equazione.

Economia atomica = (massa molare del prodotto desiderato / massa molare di tutti i reagenti) x 100%

Figura 1: Variazione di economia atomica basata su diversi parametri

In un processo ideale, tutti gli atomi nei reagenti vengono utilizzati dal processo e convertiti in reagenti. Quindi, nessun atomo viene sprecato. Ma nei processi attuali, l'economia atomica è inferiore al 100%. Ciò è dovuto alla produzione di sottoprodotti invece di dare solo il prodotto desiderato. Questa è una delle maggiori preoccupazioni quando si tratta del processo che consuma materie prime ad alto costo.

Esempio

Produzione di anidride maleica dal benzene. Questa è una reazione di ossidazione; i reagenti coinvolti nel processo sono benzene e ossigeno molecolare.

Benzene + 4,5 ossigeno → anidride maleica + 2 diossido di carbonio + 2 acqua

Massa molare del prodotto desiderato = (12 × 4) + (16 × 3) + (1 × 2)

                                                     = 98 g / mol

Massa molare di tutti i reagenti; benzene = (12 × 6) + (1 × 6)

                                                            = 78 g / mol

Ossigeno molecolare = 4,5 (16 × 2)

 = 144 g / mol

La massa totale di reagenti = 78 + 144

= 222 g / mol

Economia atomica = (98/222) x 100%

= 44,14%

Qual è il rendimento percentuale?

Rendimento percentuale (anche chiamato percentuale di resa) è la resa effettiva ottenuta da una reazione di sintesi chimica, rispetto alla resa teorica. Il valore è dato in percentuale. La resa effettiva è ciò che otteniamo dall'esperimento mentre la resa teorica è il valore calcolato dall'equazione della reazione chimica, considerando la stechiometria.

Quando si calcola la resa teorica, si dovrebbe considerare il reagente limitante. Il reagente limitante o il reagente limitante è il reagente che determina la quantità di prodotto prodotta. Il reagente limitante viene consumato durante la reazione in cui altri reagenti rimangono anche dopo il completamento della reazione perché sono reagenti in eccesso.

Come trovare il reagente limitante?

Es: Consideriamo la reazione tra Al (14 g) e Cl₂ (4,25 g) di gas. Il prodotto finale è AlCl₃.

2Al + 3Cl₂     → 2AlCl₃

Thee moli di Al presente = 14 / 26,98 = 0,52 mol

Le talpe di Cl₂ presente = 4,25 / 70,90 = 0,06 moli

Rapporto stechiometrico tra Al e Cl₂ = 2: 3

Pertanto, 2 moli di Al reagiscono con 3 moli di Cl₂. Quindi la quantità di Cl₂ richiesto per reagire con 0,52 mol di Al is = (3/2) x 0,52 = 0,78 mol

Ma solo 0,06 moli sono presenti. Pertanto, Cl₂ è il reagente limitante qui. Quindi la resa teorica viene calcolata usando la quantità di Al presente nella miscela di reazione.

Resa teorica = (2/3) x 0,06 x 133,3 = 5,33 g

Se il rendimento effettivo ottenuto dall'esperimento è dato come 4.33 g, allora la resa percentuale può essere calcolata come segue.

Rendimento percentuale = (4,33 / 5,33) x 100% = 81,24%

Quali sono le somiglianze tra l'economia atomica e il rendimento percentuale?

• Sia l'economia atomica che la percentuale di resa sono percentuali.
• Sia l'economia dell'atomo che la resa percentuale sono molto utili per determinare l'efficienza di un processo chimico.

Qual è la differenza tra l'economia atomica e il rendimento percentuale?

Atom Economy vs Percentage Yield
L'economia atomica è la determinazione dell'efficienza di una sintesi chimica rispetto agli atomi utilizzati durante la reazione di sintesi.	La resa percentuale è la resa effettiva ottenuta da una reazione di sintesi chimica, rispetto alla resa teorica.
Scopo
L'economia atomica è calcolata per stimare l'efficienza di un processo e per determinare lo spreco di atomi.	La resa percentuale è calcolata per determinare la quantità di prodotto dato praticamente rispetto alle aspettative teoriche.
Calcolo
L'economia dell'atomo viene calcolata dividendo la massa molare del prodotto desiderato per la massa molare di tutti i reagenti	La resa percentuale viene calcolata sommando la resa effettiva del prodotto dalla resa teorica del prodotto.

Riassunto - Economia atomica e rendimento percentuale

L'economia atomica e la resa percentuale sono valori percentuali calcolati per quanto riguarda le reazioni chimiche. La differenza chiave tra economia dell'atomo e resa percentuale è che l'economia dell'atomo è calcolata dividendo la massa molare del prodotto desiderato per la massa molare di tutti i reagenti mentre la resa percentuale viene calcolata immergendo la resa effettiva del prodotto dalla resa teorica di il prodotto.

Riferimento:

1. "Limitazione dei reagenti e resa percentuale." Khan Academy, Disponibile qui.
2. "Economia atomica". Wikipedia, Wikimedia Foundation, 28 febbraio 2018, Disponibile qui.

Cortesia dell'immagine:

1. "Atom economy V3 it" di Astrid 91 - Opera propria (CC BY-SA 4.0) attraverso Commons Wikimedia