Απόδοση χημικής αντίδρασης

Έστω ότι σε κενό δοχείο όγκου V L προσθέτουμε 4 mol Ν2 και 20 mol Η2, τα οποία αντιδρούν προς σχηματισμό αμμωνίας, με βάση τη χημική εξίσωση: Ν2(g) + 3H2(g) ? 2NH3(g) Θεωρητικά, και εφόσον δεχτούμε ότι η αντίδραση είναι μονόδρομη, περιμένουμε να αντιδράσουν 4 mol Ν2 με 12 mol Η2 προς σχηματισμό 8 mol ΝΗ3. Πρακτικά, όμως, λόγω της χημικής ισορροπίας που αποκαθίσταται μεταξύ των αερίων Ν2, Η2 και ΝΗ3: Ν2(g) + 3H2(g) [pic] 2NH3(g) παράγονται 6 mol ΝΗ3, όπως φαίνεται στον παρακάτω πίνακα.

ποσότητες / mol - N2(g) + 3H2(g) [pic] 2NH3(g) αρχικά - 4 + 20 αντιδρούν - 3 + 9 παράγονται - + - 6 ισορροπία - 1 + 11 - 6

Η απόδοση μιας αντίδρασης, α, κυμαίνεται από 0 έως 100%. Όσο το α προσεγγίζει τη μονάδα τόσο η αντίδραση πλησιάζει τη μονόδρομη, κυριαρχεί δηλαδή η φορά προς τα δεξιά. Αντίθετα όσο το α προσεγγίζει το 0 τόσο κυριαρχεί η φορά της αντίδρασης προς τ’ αριστερά.

Ονομάζουμε απόδοση (α) μιας αντίδρασης το λόγο της ποσότητας της ουσίας που παράγεται πρακτικά προς την ποσότητα της ουσίας που θα παραγόταν θεωρητικά αν η αντίδραση ήταν ποσοτική, δηλαδή: [pic]

Στο συγκεκριμένο παράδειγμα η απόδοση (α) είναι: [pic] Προφανώς, η απόδοση μιας αντίδρασης που γίνεται στη βιομηχανία έχει τεράστιο οικονομικό ενδιαφέρον. Οι χημικοί - χημικοί μηχανικοί επιδιώκουν με κάθε τρόπο να αυξήσουν την απόδοση (με το μικρότερο δυνατό κόστος), μεταβάλλοντας τις συνθήκες αντίδρασης. Για τους παράγοντες αυτούς, που μπορούν να επηρεάσουν την απόδοση μιας αντίδρασης θα μιλήσουμε στην επόμενη ενότητα.