Free Press

A hidrogénezési termékek százalékos hozama

Nagyon gyakran két vagy több termék keveréke keletkezik egy kémiai reakcióban. Például, amikor egy olyan növényi olajat, mint a pálmaolaj, hidrogénezünk, lehet, hogy csak egyszeresen telítetlen termékeket szeretnénk előállítani. De a benne lévő sok triglicerid változatos zsírsavláncokkal rendelkezik. Egyetlen eljárás sem működhetne mindegyikkel. Tegyük fel, hogy egyetlen lehetséges pálmaolajmolekulával kezdünk, egy glicerinnel, amely 2 linolénsav- és 1 linolsav-szubsztituenssel rendelkezik (rövidítve GLLL). A kívánt termék lehet a három olajsav-szubsztituenssel rendelkező olaj (rövidítjük GOOO, ami szintén jó leírás lehet), így az egyenlet:

(C18H29O2)CH2CH(C18H29O2)CH2-(C18H31O2) + 5 H2 → (C18H33O2)CH2CH(C18H33O2)CH2-(C18H33O2)

“GLLL” + 5 H2 → “GOOO”

A hidrogén nagy feleslege általában nyomás alatt, palládium vagy “Raney Nickel” katalizátorral. Számos terméket kapunk, köztük teljesen telített zsírokat, mint a sztearin (gliceril-trisztearát), és transzzsírokat. A termékeket általában úgy elemzik, hogy az olajokat egyszerűbb (metil)észterekké alakítják át és gázkromatogámot futtatnak.

A reakció hatékonyságát általában a kívánt termék százalékos hozamában mérik. Az elméleti hozamot úgy számítják ki, hogy feltételezik, hogy az összes limitáló reagens termékké alakul. A kísérletileg meghatározott terméktömeget ezután összehasonlítjuk az elméleti hozammal, és százalékban fejezzük ki:

1. PÉLDÁM Tegyük fel, hogy 100,0 g (C18H29O2)CH2CH(C18H29O2)CH2-(C18H31O2), rövidítve “GLLL” (M = 875,4 g/mol) |hidrogénezését végezzük 2.000 g H2-vel, nagynyomású acél reakcióedényben lezárva egy katalizátorral 55°C-on. A termékek között 90,96 g(C18H33O2)CH2CH(C18H33O2)CH2-(C18H33O2), rövidítve “GOOO”, található. (M = 885,5 g/mol). Számítsuk ki a százalékos hozamot.

Megoldás Ki kell számolnunk a (C18H33O2)CH2CH(C18H33O2)CH2-(C18H33O2) elméleti hozamát, és ehhez először ki kell derítenünk, hogy a (C18H29O2)CH2CH(C18H29O2)CH2-(C18H31O2) vagy a H2 a limitáló reagens. A fenti egyensúlyi egyenlet esetében,

A reagensek sztöchiometriai aránya

Most a két reagens kezdeti mennyiségei a következőkés A kezdeti mennyiségek aránya tehátMivel ez az arány kisebb, mint , ezért H2 többlet van. A GLLL a limitáló reagens. Ennek megfelelően 0,1142 mol GLLL-t és 0,5712 mol H2-t (és nem 0,9921 mol H2-t) kell használnunk a (C18H33O2)CH2CH(C18H33O2)CH2-(C18H33O2), vagy “GOOO” elméleti hozamának kiszámításához. Ezutánúgy, hogyEzeket a számításokat táblázatba rendezhetjük:

	(C18H29O2)CH2CH(C18H29O2)CH2-(C18H31O2) “GLLL”	+ 5 H2	→ (C18H33O2)CH2CH(C18H33O2)CH2- (C18H33O2) “GOOO”
m, g	100.0 g	2.000 g	90.96 g
M, g/mol	875.4	2,016	885,5
n jelen, mol	0,1142 mol	0,9921 mol
n tényleges, mol	0.1142	0,5712	0,1142
m tényleges, tömeg	100,0	1,1515	101,2

A százalékos hozam tehát.