definitie van "omzettingsgraad" in verschillende omstandigheden

Jan van de Velde

n.a.v. een verwarrende discussie in een huiswerktopic:

een reactie kan bijvoorbeeld van een van onderstaande typen zijn:
A --> B+C
D+E --> F
G+H --> I+J

Daarbij kan een reactie bijvoorbeeld
- aflopend zijn
- een evenwichtsreactie zijn
- uitgaan van in stoichiometrische verhoudingen aanwezige reactanten, of ook juist niet

................en bovenstaande opsplitsing is waarschijnlijk nog wel uit te breiden

Wat is in de verschillende gevallen een correcte definitie van omzettingsgraad?

Hierbij willen we e.e.a. graag baseren op minstens betrouwbaar lijkende bronnen, en daarbij dan ook graag links naar die bronnen en relevante citaten daaruit.

gravimetrus

Mijn duit in het zakje:

Bij aflopende reacties bepaalt de ondermaat (limiterende reagens, limiting reagent) het omzettingspercentage van de overmaat.

Bij evenwichten is er geen sprake van ondermaat of overmaat.
Daar gaat het om de evenwichtsconcentraties.

Omzettingsgraad component = mol component omgezet/mol component oorspronkelijk (x100%)

Jan van de Velde

gravimetrus schreef:
Bij evenwichten is er geen sprake van ondermaat of overmaat.
Daar gaat het om de evenwichtsconcentraties.

bron?? citaat??

voor de defitie waar jij tegenin gaat is dit de bron:

http://www.chemieleerkracht.be/index.php/hst14-thermodynamica

omzettingsgraad(α): De omzettingsgraad is de verhouding van het aantal mol limiterend reagens dat werkelijk reageert tot het aantal mol limiterend reagens dat oorspronkelijk aanwezig was.

Marko

Zowel bij evenwichten als bij aflopende reacties bereken je de omzettingsgraad met de stof die in ondermaat is.

Ondermaat geldt altijd. Het wordt gegeven door de aanwezige verhouding te vergelijken met de stoechiometrische. In hoeverre de reactie afloopt speelt geen rol.

Uiteraard kan de bepaalt de ligging van het evenwicht wel wat de omzettingsgraad kan gaan worden. Maar de omzettingsgraad wordt nooit berekend ten opzichte van een theoretishe waarde die men zou kunnen berekenen uit beginconcentraties en evenwichtsconstante.

gravimetrus

Ik vind hier:
http://www.eu-re-ka.nl/rekenen%20aan%20evenwichten%20met%20uitgewerkte%20voorbeelden.pdf

voor een evenwichtsreactie:
reactiegraad (=omzettingsgraad) α = mol component dat reageert/mol component eerst aanwezig.
dus mol omgezet/mol oorspronkelijk.

Dit is zoals ik het geleerd heb. (ik ben zeker geen noob!)

opbrengst/theorie opbrengst = yield of rendement

Jan van de Velde

Marko schreef: Zowel bij evenwichten als bij aflopende reacties bereken je de omzettingsgraad met de stof die in ondermaat is.

bronnen?? citaten??

gravimetrus schreef: Ik vind hier:
http://www.eu-re-ka.nl/rekenen%20aan%20evenwichten%20met%20uitgewerkte%20voorbeelden.pdf

citaten??

Jan van de Velde

gravimetrus schreef: (ik ben zeker geen noob!)

niemand die je daarvan beschuldigt

Margriet

gravimetrus schreef: Ik vind hier:
http://www.eu-re-ka.nl/rekenen%20aan%20evenwichten%20met%20uitgewerkte%20voorbeelden.pdf

voor een evenwichtsreactie:
reactiegraad (=omzettingsgraad) α = mol component dat reageert/mol component eerst aanwezig.
dus mol omgezet/mol oorspronkelijk.

Er wordt in dit voorbeeld gevraagd naar de reactiegraad voor stof B en niet naar de omzettingsgraad van de reactie.

Jan van de Velde

Zeg ik het goed als ik stel dat in een aflopende reactie waarbij de reactanten in stoichiometrische verhoudingen aanwezig zijn de omzettingsgraad in principe altijd 100% zal zijn?

bijvoorbeeld 102 H₂ + 51 O₂ --> 102 H₂O

Margriet schreef: Er wordt in dit voorbeeld gevraagd naar de reactiegraad voor stof B en niet naar de omzettingsgraad van de reactie.

Wat is het verschil tussen "reactiegraad" en "omzettingsgraad" ??

Marko

Jan van de Velde schreef: bronnen?? citaten??

citaten??

Geen bron, geen citaat, maar ik gaf wel een onderbouwing. Het gebruik van de stof in ondermaat is een algemeen geldig en altijd werkend uitgangspunt. Ook in gevallen waarin de evenwichtsconstante niet gegeven of niet bekend is, of zoals zeer vaak voorkomt verandert naarmate de reactie vordert.

De enige zinvolle informatie is daarom sec kijken naar wat er ontstond en wat er in ging. In principe is het mogelijk om dit voor alle componenten afzonderlijk te definiëren, en dat kan voor sommige toepassingen zeker handig zijn. Maar als niet expliciet wordt gevraagd naar de omzettingsgraad van component ...., maar enkel wordt gesproken van de omzettingsgraad, dan wordt bedoeld de berekening naar de stof in ondermaat.

Als bron zou ik kunnen geven H. Scott Fogler, Elements of Chemical Reaction Engineering, 3rd ed, Prentice Hall, New Jersey

pagina 34:

"Now we ask such questions as 'How can we quantify how far a reaction [...] has progressed?' [...] A conventient way to answer these questions is to define a parameter called conversion. The conversion X_A is the number of moles of A that have reacted per mole of A fed to the system.

Because we are defining conversion with respect to our basis of calculation [...] we eliminate the subscript A for the sake of brevity and let X ≡ X_A.

pagina 90, een uitgewerkt voorbeeld met niet-stoechiometrische verhoudingen:

Negative conversion - impossible!
Ninety percent conversion of NaOH is not possible, because glyceryl stearate is the limiting reactant. Consequently, all the glyceryl stearate is used up before 90% of the NaOH could be reacted. It is important to choose the limiting reactant as the basis of calculation.

Als een reactie volledig verloopt en de stoffen in stoechiometrische verhoudingen aanwezig zijn, zal de omzetting inderdaad 100% zijn. Merk op dat je hier wel 2 zaken moet scheiden. Een reactie kan volledig aflopend zijn maar toch voortijdig worden gestopt (doordat de warmte wordt weggenomen of doordat een verbinding wordt toegevoegd die de reactie stopt). In dat geval is er wel een aflopende reactie maar geen volledig verlopen reactie!

Margriet

Jan van de Velde schreef: Zeg ik het goed als ik stel dat in een aflopende reactie waarbij de reactanten in stoichiometrische verhoudingen aanwezig zijn de omzettingsgraad in principe altijd 100% zal zijn?

bijvoorbeeld 102 H₂ + 51 O₂ --> 102 H₂O

Lijkt me niet. In geval van knalgas zal het niet lukken maar je kunt een reactie toch in principe stoppen? Je kunt een brand blussen of een reactiemengsel zover afkoelen dat de reactiesnelheid (nagenoeg) nul wordt. De reactie kan dan wel aflopend zijn maar dat betekent niet dat hij ook daadwerkelijk afloopt.

Jan van de Velde schreef: Wat is het verschil tussen "reactiegraad" en "omzettingsgraad" ??

Om eerlijk te zijn ben ik niet bekend met het begrip reactiegraad en heb aangenomen dat dit hetzelfde is als omzettingsgraad.
Er wordt gevraagd naar de reactiegraad van stof B en men berekent wat in mijn optiek de omzettingsgraad is van stof B.
Er wordt niet gevraagd naar de reactiegraad en ook niet naar de omzettingsgraad van de reactie.

Jan van de Velde

Margriet schreef: je kunt een reactie toch in principe stoppen? Je kunt een brand blussen of een reactiemengsel zover afkoelen dat de reactiesnelheid (nagenoeg) nul wordt. De reactie kan dan wel aflopend zijn maar dat betekent niet dat hij ook daadwerkelijk afloopt.

impliceert dat dat een omzettingsgraad ook nog eens afhangt van een opzettelijk aangebrachte "rem" op de reactie?

Marko

Inderdaad. De omzettingsgraad geldt voor de toestand op een zeker tijdstip, onafhankelijk van wat er later nog gebeurt, kan gebeuren of had kunnen gebeuren.

Je kunt het dus ook over de omzettingsgraad hebben van een reactie die nog loopt. Dan is er niet eens sprake van een rem, maar van het effect van het (in zekere zin willekeurig) gekozen tijdstip.

Dat is iets wat in de praktijk ook nog wel eens gebeurt. In plaats van een vastgelegde tijdsduur neemt men monsters, bepaalt daarmee de conversie, en stopt wanneer de conversie een vooraf bepaalde grens heeft bereikt.

gravimetrus

Dus volgens:
H. Scott Fogler, Elements of Chemical Reaction Engineering, 3rd ed, Prentice Hall, New Jersey
pagina 34:
The conversion X_A is the number of moles of A that have reacted per mole of A fed to the system..

Hier is dus de reactant expliciet genoemd.

Dus geldt op gegeven moment (t) (of dat een evenwichtssituatie is of niet is niet zo relevant, we weten de concentraties op tijdstip t)

mol omgezet/mol begin = omzettingsgraad.

Om dus even terug te komen op het oorspronkelijke vraagstuk:

Reactie: H₂   +      I₂ <--------> 2HI

begin                3             2                  0 (begin [ ])

verandering   - 0,8      - 0,8                1,6 (verandering [ ])

Tijdstip t:           2,2         1,2              1,6 ( evenwichts [ ]?)

[H₂] begin is 3 mol, [H₂] op tijdstip t = 2,2, omgezet 0,8 mol
[I₂] begin is 2 mol, [I₂] op tijdstip t = 1,2, omgezet 0,8 mol

conversie of omzetting of reactie graad:is mol omgezet/mol begin
is dus voor H₂ 0,8/3 = 0,27
en voor I₂ 0,8/1,2 = 0,40

Dan nog:
Ondermaat speelt geen rol bij een aflopende reactie (is immers nog geen belemmerende factor) als deze nog niet is afgelopen en dus alle reactanten nog in meer of mindere mate aanwezig zijn.
De reactie is afgelopen als een van de reactanten (de ondermaat) op is.
Dan is de conversie van deze reactant 100%

Marko

gravimetrus schreef:Dus volgens:

H. Scott Fogler, Elements of Chemical Reaction Engineering, 3rd ed, Prentice Hall, New Jersey

pagina 34:

The conversion X_A is the number of moles of A that have reacted per mole of A fed to the system..

Hier is dus de reactant expliciet genoemd.

En daarna wordt expliciet genoemd dat de conversie gedefinieerd is aan de hand van de component die de basis van de berekening vormt, en nog weer later dat die basis gevormd moet worden door de limiterende reactant.

Dus geldt op gegeven moment (t) (of dat een evenwichtssituatie is of niet is niet zo relevant, we weten de concentraties op tijdstip t)

mol omgezet/mol begin = omzettingsgraad.

Inderdaad; waarbij "begin" een begin in tijd (bij een batchreactor) of een begin in positie (bij een propstroomreactor) kan aanduiden.

Om dus even terug te komen op het oorspronkelijke vraagstuk:

Reactie: H2 + I2 <--------> 2HI

begin 3 2 0 (begin [ ])

verandering - 0,8 - 0,8 1,6 (verandering [ ])

Tijdstip t: 2,2 1,2 1,6 ( evenwichts [ ]?)

[H2] begin is 3 mol, [H2] op tijdstip t = 2,2, omgezet 0,8 mol

[I2] begin is 2 mol, [I2] op tijdstip t = 1,2, omgezet 0,8 mol

conversie of omzetting of reactie graad:is mol omgezet/mol begin

is dus voor H2 0,8/3 = 0,27

en voor I2 0,8/1,2 = 0,40

Met als aanvulling dat de conversie 0,40 is, en met als aanvulling dat in de opgave niet genoemd staat dat de betreffende concentraties evenwichtsconcentraties zijn, maar dat dit verder ook niet relevant is voor de uitwerking van de opgave.

Wetenschapsforum

Laatste berichten

Nieuwsberichten

definitie van "omzettingsgraad" in verschillende omstandigheden

definitie van "omzettingsgraad" in verschillende omstandigheden

Re: definitie van "omzettingsgraad" in verschillende omstandigheden

Re: definitie van "omzettingsgraad" in verschillende omstandigheden

Re: definitie van "omzettingsgraad" in verschillende omstandigheden

Re: definitie van "omzettingsgraad" in verschillende omstandigheden

Re: definitie van "omzettingsgraad" in verschillende omstandigheden

Re: definitie van "omzettingsgraad" in verschillende omstandigheden

Re: definitie van "omzettingsgraad" in verschillende omstandigheden

Re: definitie van "omzettingsgraad" in verschillende omstandigheden

Re: definitie van "omzettingsgraad" in verschillende omstandigheden

Re: definitie van "omzettingsgraad" in verschillende omstandigheden

Re: definitie van "omzettingsgraad" in verschillende omstandigheden

Re: definitie van "omzettingsgraad" in verschillende omstandigheden

Re: definitie van "omzettingsgraad" in verschillende omstandigheden

Re: definitie van "omzettingsgraad" in verschillende omstandigheden