化学製品 – コンセプト、プロセス、パフォーマンス

化学製品

化学における生成物とは何か、生成物が得られる過程、反応収率の計算方法などを説明します。

化学において、生成物とは、化学反応の結果として形成される物質です。 反応では、反応物と呼ばれる出発物質が相互作用します。 高エネルギー遷移状態を通過した後(反応の活性化エネルギーに達した後)、反応物質間の化学結合が切断され、再配置されて 1 つ以上の生成物が生成されます。

化学方程式における積

化学方程式を記述する場合、左側に反応物がリストされ、次に反応矢印、最後に副生成物が続きます。 たとえそれが可逆的であっても、生成物は常に反応の右側に書かれます。

A + B → C + D

ここで、A と B は反応物、C と D は生成物です。

化学反応では、原子は再配置されますが、生成または破壊されません。 方程式の反応物側の原子の数と種類は、生成物の原子の数と種類と同じです。

化学的変化と物理的変化

反応物とは異なる生成物の形成は、物質の化学的変化と物理的変化の違いです。 化学変化では、反応物と生成物の少なくとも 1 つの式が異なります。 たとえば、水が溶けて液体になる物理的変化は、次の方程式で表すことができます。

H2O(s) → H2O(l)

反応物と生成物の化学式は同じです。

形容詞

製品例

塩化銀、AgCl (s) は、水溶液中での銀カチオンと塩化物アニオンの反応生成物です。

Ag+ (aq) + Cl- (aq) → AgCl (s)

窒素ガスと水素ガスは、反応して生成物としてアンモニアを形成する反応物質です。

N 2 + 3H 2 → 2NH 3

プロパンの酸化により、二酸化炭素と水が生成されます。

C3H8 + 5 O2 → 3 CO2 + 4 H2O

化学における生成物とは何ですか?


化学およびその分野では、化学反応が起こった後に得られる物質は生成物として知られています。

2 つ以上の物質 (単純または化合物) が反応物または試薬と呼ばれる化学反応に関与し、反応中に変更または修飾される原子または分子材料を反応に提供します。

反応物の化学結合が変更され、反応の発生時に一定量のエネルギーが生成または消費されると、1 つ以上の生成物が利用可能になります。

特定の種類の試薬から得られる生成物は、化学反応が起こる条件と試薬の性質に直接依存します。

温度や触媒 (反応速度に影響を与えるその他の物質) の存在などの条件が、反応が起こるまでの時間を決定する要因となります。

ただし、考慮される化学反応とそれが起こる条件が何であれ、物質とエネルギーの量は保存されなければなりません。つまり、反応する反応物質 (原子、分子、イオン) の量は生成物の量と等しくなければなりません。このエネルギーが反応のどの段階で消費されるか放出されるかに関係なく、反応の開始時に関与するエネルギーは、反応の終了時に関与するエネルギーと等しくなければなりません。

化学反応中、反応物の量とエネルギーは生成されることも破壊されることもなく、製品に変換されるだけであることを理解することが非常に重要です。

反応収率

同様に、生成物の生成量(実際の量)は、反応物の純度や発生する二次反応、環境条件などの特定の特性に影響されるため、通常、理論的に考えられる量と同じになることはありません。温度や湿度など、反応が起こること。

実際の生成物の量 (理論的計算の結果ではなく実際に得られた量) は理論値よりも低くなります。これは、上記の理由により、生成物が反応後の精製段階や二次反応で失われる可能性があるためです。製品が揮発性の場合は、蒸発が妨げられるか蒸発します。

化学反応中に得られる生成物の最大量は理論収量と呼ばれます。 理論収量を計算するには、反応における制限反応物質 (反応中に最初に使い果たされる試薬) を知る必要があります。

化学反応で得られる実際の生成物の量は、パーセント収率と呼ばれます。

次の例では、制限反応物質を特定する必要がある化学反応の理論収率と収率の計算方法を説明します。

2.80 g のアルミニウムと 4.25 g のジ塩素が反応する次の反応があるとします。

制限試薬を同定するにはさまざまな方法がありますが、制限試薬が反応開始時に最大の質量を持つ試薬であるとは限らないことを明確にすることが重要です。 これらの方法のうち 2 つについて説明します。

方法 1

これは、各反応物の実際の質量とモル質量 (この場合は M(Al) と M(Cl2)) を使用して、反応物の実際のモル数を計算することから構成されます。 次に、初期質量を使用して、反応物質間の実際のモル関係 (物質量 (モル) 間の商) が計算されます。 この実際のモル比は、平衡方程式(化学量論係数を使用して計算)内の反応物の化学量論比と比較されます。

実際の比率は化学量論比より大きいため、アルミニウム (そのモル数は商の分子に位置します) が過剰で、ジクロルが制限反応物であることがわかります。

方法 2

この方法では、反応モルの定義を使用します。 調整または平衡化された化学方程式の化学量論係数が反応すると、1 モルの反応が得られます。 私たちが分析している反応では、2 モルのアルミニウムが 3 モルのジ塩素と反応して 2 モルの AlCl3 が生成されると、1 モルの反応が得られます。これは次の方程式で表すことができます。

このように、反応モル数が多いほど、反応はより多く発生します。 反応モル数が最小の試薬が制限となります。これは、この試薬を使用すると反応の発生回数が少なくなる可能性があるためです。

反応のモルと反応物のモルを使用すると、制限反応物を次のように特定できます。

この方法によれば、Cl2 は反応モル数が少ないため、制限試薬でもあります。

ジクロルが制限反応物であることがわかれば、理論収量は次のように計算できます。

最後に、化学反応のパーセンテージまたは実際の収率が計算されます。

私たちが分析している例では、次のようになります。

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