اقتصاد اتمی چیست؟
اقتصاد اتمی (Atom Economy) یکی از اصول دوازدهگانه «شیمی سبز» است که توسط بری تروست (Barry Trost) در سال ۱۹۹۱ معرفی شد. این مفهوم به ما میگوید که یک واکنش شیمیایی چقدر در استفاده از اتمهای مواد اولیه "صرفهجو" است.
در اقتصاد اتمی ایدهآل (۱۰۰٪)، تمام اتمهای واکنشدهندهها به محصول مورد نظر تبدیل میشوند و هیچ اتمی دور ریخته نمیشود. بر خلاف بازده درصدی که فقط مقدار محصول را میسنجد، اقتصاد اتمی بر روی کاهش پسماند و زبالههای شیمیایی تمرکز دارد.
فرمول محاسبه
رابطه ریاضی بسیار ساده است: نسبت جرم محصول مفید به کل جرم موادی که وارد واکنش شدهاند.
مثالهای مقایسهای
۱. واکنش افزایشی (ایدهآل)
هیدروژناسیون اتیلن: C₂H₄ + H₂ → C₂H₆
در اینجا تمام اتمهای کربن و هیدروژنِ واکنشدهندهها در محصول نهایی (اتان) جمع شدهاند. هیچ محصول جانبی وجود ندارد.
نتیجه: اقتصاد اتمی = ۱۰۰٪.
۲. واکنش جانشینی (پسماند دار)
تولید ۱-برومو-بوتان از بوتانول: C₄H₉OH + NaBr + H₂SO₄ → C₄H₉Br + NaHSO₄ + H₂O
در اینجا محصول مطلوب C₄H₉Br است، اما NaHSO₄ و آب به عنوان ضایعات تولید میشوند.
نتیجه: اقتصاد اتمی در این واکنش حدود ۵۰٪ است، یعنی نیمی از جرم مواد اولیه دور ریخته میشود.
اشتباهات رایج
- ×استفاده از جرم تمام محصولات در صورت کسر (فقط محصول مطلوب باید باشد).
- ×فراموش کردن ضرایب استوکیومتری در محاسبه جرم کل.
- ×خلط مبحث با بازده درصدی (واکنشی میتواند بازده ۱۰۰٪ داشته باشد اما اقتصاد اتمی بسیار پایین).
- ×عدم موازنه معادله قبل از شروع محاسبات.
- ×اضافه کردن کاتالیزورها به جرم واکنشدهندهها (کاتالیزور مصرف نمیشود و نباید در محاسبه بیاید).