Saturday, December 8, 2018

3.10 Hasil Reaksi (Yield)

Jumlah pereaksi pembatas yang ada pada awal reaksi menentukan hasil teoritis (yield teoritis) dari reaksi, yaitu jumlah produk yang akan dihasilkan jika semua pereaksi pembatas bereaksi. Jadi, hasil teoritis adalah hasil maksimum yang dapat diperoleh, diprediksi dari persamaan kimia setara. Dalam prakteknya, hasil aktual (yield aktual) atau jumlah produk yang sebenarnya diperoleh dari reaksi, hampir selalu kurang dari hasil teoritis. Ada banyak alasan untuk perbedaan antara hasil aktual dan teoritis. Misalnya, banyak reaksi bersifat reversibel, sehingga tidak berjalan 100 persen dari kiri ke kanan. Bahkan ketika reaksi 100 persen selesai, mungkin sulit untuk memulihkan semua produk dari media reaksi (katakanlah, dari larutan berair). Beberapa reaksi bersifat kompleks dalam arti bahwa produk yang terbentuk dapat bereaksi lebih lanjut di antara mereka sendiri atau dengan reaktan untuk membentuk produk lain. Reaksi tambahan ini akan mengurangi hasil reaksi pertama.

Untuk menentukan seberapa efisien suatu reaksi yang diberikan, para ahli kimia sering mencari hasil persen, yang menggambarkan proporsi hasil aktual terhadap hasil teoretis. Ini dihitung sebagai berikut:


Hasil persen dapat berkisar dari sebagian kecil dari 1 persen hingga 100 persen. Kimiawan berusaha untuk memaksimalkan persen hasil dalam suatu reaksi. Faktor-faktor yang dapat mempengaruhi persen hasil termasuk suhu dan tekanan. Kita akan mempelajari efek ini nanti.

Dalam Contoh 3.16 kami akan menghitung hasil dari suatu proses industri.

Contoh 3.16
Titanium adalah logam yang kuat, ringan, tahan korosi yang digunakan dalam roket, pesawat terbang, mesin jet, dan rangka sepeda. Titanium disediakan dengan reaksi titanium (IV) klorida dengan magnesium cair antara 950⁰C dan 1150⁰C:

TiCl₂(g) + 2Mg(l) →  Ti(S) + 2MgCl₂(l)

Dalam operasi industri tertentu 3,54 x 10⁷ g TiCl₄ direaksikan dengan 1,13 x 10⁷ g Mg. (a) Hitung hasil teoritis Ti dalam gram. (b) Hitung persen hasil jika 7,91 x 10⁶ g Ti sebenarnya diperoleh.

(a)
Strategi
Karena ada dua reaktan, ini mungkin menjadi masalah pereaksi pembatas. Reaktan yang menghasilkan lebih sedikit mol produk adalah pereaksi pembatas. Bagaimana kita mengkonversi dari jumlah reaktan ke jumlah produk? Lakukan perhitungan ini untuk setiap reaktan, lalu bandingkan mol produk Ti yang terbentuk.

Penyelesaian
Lakukan dua perhitungan terpisah untuk melihat yang mana dari dua reaktan yang merupakan pereaksi pembatas. Pertama, dimulai dengan 3,54 x 10⁷ g TiCl₄, hitung jumlah mol Ti yang dapat diproduksi jika semua TiCl₄ bereaksi. Konversinya adalah

gram TiCl₄  → mol TiCl₄ → mol Ti

sehingga


Selanjutnya, kita menghitung jumlah mol Ti yang terbentuk dari 1,13 x 10⁷ g Mg. Langkah-langkah konversi adalah

gram Mg  → mol Mg → mol Ti

sehingga


Oleh karena itu, TiCl₄ adalah pereaksi pembatas karena menghasilkan jumlah Ti yang lebih kecil. Massa Ti terbentuk adalah


(b) 
Strategi 
Massa Ti ditentukan sebagian (a) adalah hasil teoritis. Jumlah yang diberikan sebagian (b) adalah hasil reaksi aktual.

Penyelesaian
Hasil persen diberikan oleh

Periksa
Haruskah persen hasil  kurang dari 100 persen?

Latihan Soal
Secara industri, logam vanadium, yang digunakan dalam paduan baja, dapat diperoleh dengan mereaksikan vanadium (V) oksida dengan kalsium pada suhu tinggi:

5Ca + V₂O₅ → 5CaO + 2V

Dalam satu proses, 1,54 x 10³ g V₂O₅ bereaksi dengan 1,96 x 10³ g Ca. (a) Hitung hasil teoritis dari V. (b) Hitung persen hasil jika 803 g V diperoleh.

Proses industri biasanya melibatkan jumlah besar (ribuan hingga jutaan ton) produk. Dengan demikian, bahkan sedikit peningkatan dalam hasil dapat secara signifikan mengurangi biaya produksi. Salah satu contohnya adalah pembuatan pupuk kimia.

0 comments:

Post a Comment