II.6.1. Randamentul reacțiilor chimice.

În practică, reacțiile chimice nu decurg cantitativ conform calculelor stoechiometrice din diferite motive :

• reactanți netransformați în cazul reacțiilor reversibile;
• formarea unor produși secundari nedoriți;
• pierderi cantitative de produs de reacție în procesele de separare și de purificare din amestecul de reacție;
• impurități în masa reactanților, care nu vor duce la obținerea produsului dorit.

Randamentul (η) unui proces chimic este dat de raportul dintre cantitatea de produs obținut practic (C_p) și cantitatea de produs care s-ar obține teoretic (C_t).

🔓 Problemă rezolvată

1. Se ard 0,0008 m³ de propan. Știind că reacția de ardere a decurs cu un randament de 70%, află :
a) Volumul de aer consumat în reacția de ardere (cu 20% O₂ în volume), măsurat în condiții normale.
b) Masa apei rezultate.
c) Volumul de CO₂ degajat, măsurat în condiții normale.

Rezolvare:

a)

Scriem ecuația reacției de ardere a propanului:
C₃H₈ + 5O₂ → 3CO₂ + 4H₂O

Transformăm volumul propanului din m³ în litri:
V = 0,0008 m³ = 0,0008 ∙ 1000 dm³ = 0,8 dm³ = 0,8 L

Calculăm masa molară a H₂O:
μ_H2O = 2 ∙ A_H + 1 ∙ A_O = 2 ∙ 1 + 1 ∙ 16 = 18 g/mol

Notăm datele problemei pe ecuația reacției chimice:

Din proporțiile astfel obținute se calculează volumul de oxigen consumat:

Se află volumul de aer cu regula de trei simplă:

b)

Se calculează masa teoretică, m_t, (conform ecuației reacției) de apă obținută:

• Din formula randamentului se calculează masa practică, m_p, de apă obținută:

c)

• Se calculează volumul teoretic, V_t, (conform ecuației reacției) de CO₂ obținut:

• Din formula randamentului se calculează volumul practic, V_p, de CO₂ obținut: