Selektiivisyys (kemia)

Selektiivisyys on kemiassa käytetty kriteeri määrittämään kohdereaktion tehokkuutta sivuprosessien läsnä ollessa. On olemassa kokonaisselektiivisyys eli integraalinen selektiivisyys, joka määritellään saadun kohdetuotteen määrän ja prosessin kaikkien tuotteiden välisenä suhteena, sekä hetkellinen eli differentiaalinen selektiivisyys, joka määritellään kohdereaktion nopeuden ja nopeuden väliseksi suhteeksi. alkuperäisen reagenssin kulutuksen määrä . Selektiivisyys on myös yksi katalyytin pääominaisuuksista .

Selektiivisyys kemiantekniikassa

Kokonais- tai integraalinen selektiivisyys

Jos kemiallisen prosessin tavoitteena on saada tietty tuote (kohde), niin prosessia organisoitaessa pyritään lisäämään tämän tuotteen saantoa. Tuotteen saanto määritellään suhteeksi tosiasiallisesti saadun tuotteen määrän ja sen määrän välillä, joka voitaisiin teoreettisesti saada prosessoimalla koko alkureagenssi kohdetuotteeksi. Saanto määräytyy kahdella parametrilla - alkuperäisen reagenssin muunnosasteella (konversiolla) ja selektiivisyydellä. Konversioaste osoittaa, kuinka suuri osa alkuperäisestä reagenssista kului prosessin aikana. Selektiivisyys määrittää, mikä osuus käytetystä reagenssista meni kohdetuotteen muodostukseen. Kohdetuotteen korkean saannon varmistamiseksi vain korkea konversioaste tai korkea selektiivisyys ei riitä, vaan tuotteen saanto määräytyy näiden tekijöiden yhdistelmällä.

Esimerkiksi, annettiin N 0 mol ainetta A päästä reaktoriin ja N x mol ainetta A reagoi, ja N B mol kului tuotteen B muodostumiseen ja N C ja N D mol ainetta A kului reaktoriin. sivutuotteiden C ja D muodostuminen. Tällöin reaktion selektiivisyys S kohdetuotteelle B on:

Reagenssin A konversioaste (konversio) tässä esimerkissä on yhtä suuri kuin reagoineen aineen A moolimäärän ja reaktoriin saapuneiden moolien lukumäärän välinen suhde:

Tuotteen saanto η B tässä esimerkissä on yhtä suuri kuin kohdetuotteen muodostamiseen käytetyn reagenssin A moolimäärän ja reaktoriin syötettyjen moolien lukumäärän välinen suhde:

Siten tuotteen B saannon, prosessin selektiivisyyden suhteessa B:n muodostumiseen ja alkuperäisen reagenssin A konversioasteen (konversion) välillä on yksinkertainen suhde:

Välitön tai differentiaalinen selektiivisyys

Kemiallisten reaktioiden nopeus riippuu monista tekijöistä, mukaan lukien lämpötila ja reagenssien pitoisuus. Kemiallisen prosessin aikana nämä parametrit voivat muuttua, jolloin eri reaktioiden nopeudet muuttuvat, minkä seurauksena kohdetuotteen muodostumisnopeuden ja reagenssin kokonaiskulutusnopeuden välinen suhde (mikä on hetkellinen tai differentiaalinen selektiivisyys) muuttuu myös. Tuotteen tuoton laskemiseksi tässä tapauksessa on tarpeen integroida hetkellinen selektiivisyys muuttuvaan parametriin.

Katalyytin selektiivisyys

Selektiivisyys on yksi katalyytin pääominaisuuksista; se määritellään katalyytin kyvyksi lisätä selektiivisesti yhden reaktion nopeutta (kohdereaktio) useiden sivureaktioiden läsnä ollessa. Entsyymit ovat erityisen selektiivisiä (niiden selektiivisyys saavuttaa 95-100 %), minkä jälkeen seuraavat homogeeniset katalyytit. Heterogeenisten katalyyttien selektiivisyys on yleensä pienempi, noin 70 %.

Katso myös

Kirjallisuus