Selektivita (chemie)

Selektivita je kritérium používané v chemii pro kvantifikaci účinnosti cílové reakce v přítomnosti vedlejších procesů. Existuje celková nebo integrální selektivita, definovaná jako poměr mezi množstvím získaného cílového produktu a všech produktů procesu, a také okamžitá nebo diferenciální selektivita, definovaná jako poměr mezi rychlostí cílové reakce a rychlostí. spotřeby výchozího činidla . Selektivita je také jednou z hlavních charakteristik katalyzátoru .

Selektivita v chemickém inženýrství

Celková nebo integrální selektivita

Pokud je cílem chemického procesu získat určitý produkt (cíl), pak se při organizaci procesu snaží zvýšit výtěžnost tohoto produktu. Výtěžek produktu je definován jako poměr mezi množstvím skutečně získaného produktu a množstvím, které by teoreticky mohlo být získáno úplným zpracováním celého výchozího činidla na cílový produkt. Výtěžek je určen dvěma parametry - stupněm transformace (konverze) výchozího činidla a selektivitou. Stupeň konverze ukazuje, jaký podíl výchozího činidla byl spotřebován během procesu. Selektivita určuje, jaký podíl použitého činidla šel k vytvoření cílového produktu. K zajištění vysokého výtěžku cílového produktu nestačí pouze vysoký stupeň konverze nebo vysoká selektivita, výtěžek produktu je určen kombinací těchto faktorů.

Necháme například N 0 mol látky A vstoupit do reaktoru a N x mol látky A zreagovalo a N B mol bylo vynaloženo na tvorbu produktu B a N C a N D mol látky A byly vynaloženy na tvorba vedlejších produktů C a D. Potom selektivita S reakce pro cílový produkt B bude:

Stupeň konverze (konverze) činidla A v tomto příkladu se bude rovnat poměru mezi počtem molů zreagované látky A k počtu molů, které vstoupily do reaktoru:

Výtěžek produktu ηB v tomto příkladu se bude rovnat poměru mezi počtem molů činidla A použitého k vytvoření cílového produktu a počtem molů přiváděných do reaktoru :

Mezi výtěžkem produktu B, selektivitou procesu ve vztahu k tvorbě B a stupněm konverze (konverze) výchozího činidla A tedy existuje jednoduchý vztah:

Okamžitá nebo diferenciální selektivita

Rychlost chemických reakcí závisí na mnoha faktorech, včetně teploty a koncentrace činidel. V průběhu chemického procesu se tyto parametry mohou měnit, což má za následek změnu rychlosti různých reakcí, v důsledku čehož se poměr mezi rychlostí tvorby cílového produktu a celkovou rychlostí spotřeby činidla (co je chápána jako okamžitá nebo diferenciální selektivita) se také mění. Pro výpočet výtěžku produktu je v tomto případě nutné integrovat okamžitou selektivitu přes měnící se parametr.

Selektivita katalyzátoru

Selektivita je jednou z hlavních charakteristik katalyzátoru, je definována jako schopnost katalyzátoru selektivně zvyšovat rychlost jedné z reakcí (cílové reakce) za přítomnosti několika vedlejších reakcí. Zvláště selektivní jsou enzymy (jejich selektivita dosahuje 95-100 %), dále pak homogenní katalyzátory. Selektivita heterogenních katalyzátorů je obvykle nižší, řádově 70 %.

Viz také

Literatura