Szelektivitás (kémia)

A szelektivitás a kémiában használt kritérium a célreakció hatékonyságának számszerűsítésére mellékfolyamatok jelenlétében. Létezik teljes vagy integrál szelektivitás, amelyet a kapott céltermék mennyisége és az eljárás összes terméke közötti arányként határoznak meg, valamint a pillanatnyi vagy differenciális szelektivitást, amelyet a célreakció sebessége és a sebesség közötti arányként határoznak meg. a kezdeti reagens fogyasztásának mértéke . A szelektivitás szintén a katalizátorok egyik fő jellemzője .

Szelektivitás a vegyészmérnökökben

Teljes vagy integrál szelektivitás

Ha egy kémiai eljárás célja egy bizonyos termék (cél) előállítása, akkor az eljárás megszervezése során ennek a terméknek a hozamának növelésére törekednek. A termékhozamot a ténylegesen kapott termék mennyisége és az elméletileg a teljes kezdeti reagens céltermékké történő feldolgozásával elérhető mennyiség arányaként határozzuk meg. A hozamot két paraméter határozza meg - a kezdeti reagens átalakulásának (konverziójának) mértéke és a szelektivitás. Az átalakulás mértéke megmutatja, hogy a kezdeti reagens mekkora hányada fogyott el a folyamat során. A szelektivitás határozza meg, hogy az elhasznált reagens mekkora hányada ment a céltermék képzésére. A céltermék magas hozamának biztosításához csak a nagy konverziós fok vagy a nagy szelektivitás nem elegendő, a termékhozamot ezen tényezők kombinációja határozza meg.

Például engedjünk be N 0 mol A anyagot a reaktorba , és N x mol A anyag reagált, és N B mol költ el a B termék előállítására, és N C és N D mol A anyag ment el a reaktorba. A C és D melléktermékek képződése. Ekkor a reakció S szelektivitása a B céltermékre:

Az A reagens konverziójának (konverziójának) mértéke ebben a példában megegyezik az A reagált anyag móljainak száma és a reaktorba belépő mólok számának arányával:

A termékhozam η B ebben a példában egyenlő a céltermék előállításához használt A reagens móljainak és a reaktorba betáplált mólok számának arányával:

Így a B termék hozama, a folyamat B képződésével kapcsolatos szelektivitása és az A kezdeti reagens átalakulási foka (konverziója) között egyszerű összefüggés van:

Pillanatnyi vagy differenciális szelektivitás

A kémiai reakciók sebessége számos tényezőtől függ, beleértve a hőmérsékletet és a reagensek koncentrációját. Egy kémiai folyamat során ezek a paraméterek változhatnak, aminek következtében a különböző reakciók sebessége megváltozik, aminek következtében a céltermék képződési sebessége és a reagens teljes felhasználási sebessége közötti arány (mi az pillanatnyi vagy differenciális szelektivitásként értve) is változik. A termékhozam kiszámításához ebben az esetben a pillanatnyi szelektivitást integrálni kell a változó paraméterbe.

Katalizátor szelektivitás

A szelektivitás a katalizátor egyik fő jellemzője; a katalizátor azon képessége, hogy szelektíven növelje az egyik reakció (célreakció) sebességét több mellékreakció jelenlétében. Különösen szelektívek az enzimek (szelektivitása eléri a 95-100%-ot), ezt követik a homogén katalizátorok. A heterogén katalizátorok szelektivitása általában kisebb, 70% körüli.

Lásd még

Irodalom