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反応のスケールアップ

 少量スケールでの反応が収率良く進行し,その条件を用いていざ大量スケールの合成を行おうという場合,考慮すべきポイントがある。

  • 示量的と示強的
 数値には,示量的なものと示強的なものがある。

 ・示量的
 量を表す数値。体積や質量など,物質の量そのものに依存する数値。

 ・示強的
 性質や強さを現す数値。温度や気圧など,物質の量に依存しない数値。

 この二つの数値をきっちりと区別し, 示量的な数値のみ,スケールアップする事 。基質の量を2倍にするならば,そのほか全ての示量的な数値も2倍にする。

示量的 示強的
スケールアップする スケールアップしない
化合物の質量 反応温度
溶液の体積 圧力
反応時間

スケールアップに付随する問題点

 スケールアップは,基本的に示量性数値をすべて等倍にすればよいのである。ところが,実際にスケールアップしてみると,少量スケールの時とは様子が異なってくることがある。

  • サイズ効果
 物質の質量が小さいほど,質量あたりの表面積の割合が大きくなる。
このことが示しているのは,
少量スケールでは固体の表面積が大きく,反応性が高い。
ということである。つまり,少量スケールで反応が効率よく進行したからといって,スケールアップを安易に行うと,固体の表面積が相対的に小さくなって反応が遅くなる。

  • 熱効率
 スケールが小さい時には溶液の体積が小さく,一瞬で冷却,加温することができる。しかし大量スケールになると,攪拌の効率が低くなる。



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