KINERJA TEORETIS: TERDIRI DARI APA DAN CONTOH-CONTOH - KIMIA - 2025

Hasil teoritis dari reaksi kimia adalah jumlah maksimum yang dapat diperoleh dari produk dengan asumsi transformasi reaktan lengkap. Ketika untuk alasan kinetik, termodinamika atau eksperimental salah satu reaktan bereaksi sebagian, hasil yang dihasilkan kurang dari teoritis.

Konsep ini memungkinkan Anda membandingkan jarak antara reaksi kimia yang ditulis di atas kertas (persamaan kimia) dan kenyataan. Beberapa mungkin terlihat sangat sederhana, tetapi kompleks eksperimental dan hasil rendah; sementara yang lain bisa ekstensif tetapi sederhana dan berkinerja tinggi saat dijalankan.

Sumber: Pxhere

Semua reaksi kimia dan jumlah reagen memiliki hasil teoritis. Berkat ini, tingkat efektivitas variabel proses dan hasil dapat ditetapkan; semakin tinggi hasil (dan semakin pendek waktunya), semakin baik kondisi yang dipilih untuk reaksi.

Jadi, untuk reaksi tertentu, kisaran suhu, kecepatan pengadukan, waktu, dll. Dapat dipilih dan kinerja yang optimal dapat dilakukan. Tujuan dari upaya tersebut adalah untuk mendekati hasil teoritis dengan hasil aktual.

Berapa hasil teoretis?

Hasil teoretis adalah jumlah produk yang diperoleh dari reaksi dengan asumsi konversi 100%; artinya, semua reagen pembatas harus dikonsumsi.

Jadi, setiap sintesis idealnya memberikan hasil percobaan atau nyata sama dengan 100%. Meskipun ini tidak terjadi, ada reaksi dengan hasil tinggi (> 90%)

Ini dinyatakan dalam persentase, dan untuk menghitungnya Anda harus terlebih dahulu menggunakan persamaan reaksi kimia. Dari stoikiometri, ditentukan untuk jumlah tertentu dari reagen pembatas berapa banyak produk yang berasal. Setelah ini, jumlah produk yang diperoleh (hasil aktual) dibandingkan dengan nilai teoritis yang ditentukan:

% Hasil = (Hasil Aktual / Hasil Teoritis) ∙ 100%

Hasil% ini memungkinkan estimasi seberapa efisien reaksi dalam kondisi yang dipilih. Nilainya bervariasi secara drastis tergantung pada jenis reaksinya. Misalnya, untuk beberapa reaksi, hasil 50% (setengah hasil teoritis) dapat dianggap sebagai reaksi yang berhasil.

Tapi apa sajakah unit kinerja seperti itu? Massa reaktan, yaitu jumlah gram atau molnya. Oleh karena itu, untuk menentukan hasil suatu reaksi, gram atau mol yang secara teoritis dapat diperoleh harus diketahui.

Di atas dapat diperjelas dengan contoh sederhana.

Contoh

Contoh 1

Perhatikan reaksi kimia berikut:

A + B => C

1gA + 3gB => 4gC

Persamaan kimianya hanya memiliki 1 koefisien stoikiometri untuk spesies A, B dan C. Karena mereka adalah spesies hipotetis, massa molekul atau atomnya tidak diketahui, tetapi rasio massa tempat mereka bereaksi tersedia; yaitu, untuk setiap gram A, 3 g B bereaksi menghasilkan 4 g C (kekekalan massa).

Oleh karena itu, hasil teoritis untuk reaksi ini adalah 4 g C ketika 1 g A bereaksi dengan 3g B.

Berapa hasil teoretis jika kita memiliki 9g A? Untuk menghitungnya, gunakan saja faktor konversi yang menghubungkan A dan C:

(9g A) ∙ (4g C / 1g A) = 36g C.

Perhatikan bahwa sekarang hasil teoritisnya adalah 36 g C, bukan 4 g C, karena ada lebih banyak reagen A.

Dua metode: dua pengembalian

Untuk reaksi di atas ada dua metode untuk menghasilkan C. Dengan asumsi keduanya dimulai dengan 9g A, masing-masing memiliki hasil aktualnya sendiri. Metode klasik memungkinkan untuk memperoleh 23 g C dalam waktu 1 jam; saat menggunakan metode modern, 29 g C dapat diperoleh dalam waktu setengah jam.

Berapa% hasil untuk masing-masing metode? Mengetahui bahwa hasil teoritis adalah 36 g C, rumus umum diterapkan:

% hasil (metode klasik) = (23g C / 36g C) ∙ 100%

63,8%

% hasil (metode modern) = (29g C / 36g C) ∙ 100%

80,5%

Logikanya, metode modern dengan mengambil lebih banyak gram C dari 9 gram A (ditambah 27 gram B) memiliki rendemen 80,5%, lebih tinggi dari rendemen 63,8% metode klasik.

Manakah dari dua metode yang harus dipilih? Sekilas, metode modern tampak lebih dapat dijalankan daripada metode klasik; Namun, aspek ekonomi dan kemungkinan dampak lingkungan masing-masing ikut berperan dalam keputusan tersebut.

Contoh 2

Pertimbangkan reaksi eksotermik dan menjanjikan sebagai sumber energi:

H ₂ + O ₂ => H ₂ O

Perhatikan bahwa seperti pada contoh sebelumnya, koefisien stoikiometri dari H ₂ dan O ₂ adalah 1. Jika Anda memiliki 70g H ₂ dicampur dengan 150g O ₂ , berapakah hasil teoritis dari reaksi tersebut? Berapakah hasil jika 10 dan 90g H ₂ O diperoleh?

Di sini tidak pasti berapa gram H ₂ atau O _{2 yang} bereaksi; Oleh karena itu, tahi lalat setiap spesies harus ditentukan kali ini:

Mol H ₂ = (70g) ∙ (mol H ₂ / 2g)

35 mol

Mol O ₂ = (150g) ∙ (mol O ₂ / 32g)

4,69 mol

Reagen pembatasnya adalah oksigen, karena 1 mol H ₂ bereaksi dengan 1 mol O ₂ ; dan karena terdapat 4,69 mol O ₂ , maka 4,69 mol H _{2 akan} bereaksi . Begitu pula mol H ₂ O yang terbentuk akan sama dengan 4,69. Oleh karena itu, hasil teoritisnya adalah 4,69 mol atau 84,42g H ₂ O (mengalikan mol dengan massa molekul air).

Kekurangan oksigen dan kotoran berlebih

Jika 10g H ₂ O diproduksi, hasilnya adalah:

% hasil = (10g H ₂ O / 84.42g H ₂ O) ∙ 100%

11,84%

Itu rendah karena volume hidrogen yang besar bercampur dengan oksigen yang sangat sedikit.

Dan jika, di sisi lain, 90g H ₂ O diproduksi , hasilnya sekarang adalah:

% hasil = (90g H ₂ O / 84.42g H ₂ O) ∙ 100%

106,60%

Tidak ada kinerja yang bisa lebih tinggi dari teoritis, jadi apapun di atas 100% adalah anomali. Namun, itu bisa disebabkan oleh penyebab berikut:

-Produk mengumpulkan produk lain yang disebabkan oleh reaksi samping atau sekunder.

-Produk terkontaminasi selama atau di akhir reaksi.

Untuk kasus reaksi dalam contoh ini, penyebab pertama tidak mungkin terjadi, karena tidak ada produk lain selain air. Penyebab kedua, jika 90g air benar-benar diperoleh dalam kondisi seperti itu, menunjukkan adanya masuknya senyawa gas lain (seperti CO ₂ dan N ₂ ) yang salah ditimbang bersama dengan air.

Referensi

1. Whitten, Davis, Peck & Stanley. (2008). Kimia. (Edisi ke-8). CENGAGE Learning, hlm. 97.
2. Helmenstine, Todd. (2018, 15 Februari). Bagaimana Menghitung Hasil Teoritis dari Reaksi Kimia. Diperoleh dari: thinkco.com
3. Chieh C. (13 Juni 2017). Hasil Teoretis dan Aktual. Kimia LibreTexts. Diperoleh dari: chem.libretexts.org
4. Khan Academy. (2018). Membatasi reagen dan persen hasil. Diperoleh dari: khanacademy.org
5. Kimia Pengantar. (sf). Hasil. Diperoleh dari: saylordotorg.github.io
6. Kursus pengantar dalam kimia umum. (sf). Membatasi reagen dan kinerja. Universitas Valladolid. Diperoleh dari: eis.uva.es