ایٹم معیشت کا حساب لگائیں تاکہ یہ معلوم ہو سکے کہ رد عمل میں رییکٹینٹس کے ایٹم آپ کی مطلوبہ مصنوعات کا حصہ بننے میں کتنی مؤثر طریقے سے کام کر رہے ہیں۔ یہ سبز کیمسٹری، پائیدار ترکیب، اور رد عمل کی اصلاح کے لئے ضروری ہے۔
متوازن رد عمل کے لیے، آپ اپنے فارمولوں میں کوفی شینٹس شامل کر سکتے ہیں:
ویژولائزیشن دیکھنے کے لیے درست کیمیائی فارمولے درج کریں
ایٹم اکانومی سبز کیمیا میں ایک بنیادی تصور ہے جو یہ ماپتا ہے کہ کیمیائی ردعمل میں ریئیکٹینٹس کے ایٹمز کتنی مؤثر طریقے سے مطلوبہ پروڈکٹ میں شامل ہوتے ہیں۔ پروفیسر بیری ٹروست کے ذریعہ 1991 میں تیار کردہ، ایٹم اکانومی اس بات کی نمائندگی کرتی ہے کہ ابتدائی مواد کے ایٹمز کا کتنا فیصد مفید پروڈکٹ کا حصہ بنتا ہے، جس سے یہ کیمیائی عمل کی پائیداری اور کارکردگی کا اندازہ لگانے کے لیے ایک اہم میٹرک بن جاتا ہے۔ روایتی پیداوار کی حسابات کے برعکس جو صرف حاصل کردہ پروڈکٹ کی مقدار پر غور کرتی ہیں، ایٹم اکانومی ایٹمی سطح کی کارکردگی پر توجہ مرکوز کرتی ہے، ان ردعمل کو اجاگر کرتی ہے جو کم ایٹمز کو ضائع کرتے ہیں اور کم ضمنی مصنوعات پیدا کرتے ہیں۔
ایٹم اکانومی کیلکولیٹر کیمیا دانوں، طلباء، اور محققین کو کسی بھی کیمیائی ردعمل کی ایٹم اکانومی کو تیزی سے جانچنے کی اجازت دیتا ہے، بس ریئیکٹینٹس اور مطلوبہ پروڈکٹ کے کیمیائی فارمولے داخل کرکے۔ یہ ٹول سبز ترکیبی راستوں کی شناخت میں مدد کرتا ہے، ردعمل کی کارکردگی کو بہتر بناتا ہے، اور کیمیائی عمل میں فضلہ کی پیداوار کو کم کرتا ہے—پائیدار کیمیا کے طریقوں میں کلیدی اصول۔
ایٹم اکانومی مندرجہ ذیل فارمولے کا استعمال کرتے ہوئے حساب کی جاتی ہے:
یہ فیصد اس بات کی نمائندگی کرتی ہے کہ آپ کے ابتدائی مواد کے کتنے ایٹمز آپ کے ہدف کی پروڈکٹ میں شامل ہوتے ہیں بجائے اس کے کہ وہ ضمنی مصنوعات کے طور پر ضائع ہوں۔ زیادہ ایٹم اکانومی ایک زیادہ مؤثر اور ماحول دوست ردعمل کی نشاندہی کرتی ہے۔
ایٹم اکانومی روایتی پیداوار کی پیمائشوں کے مقابلے میں کئی فوائد پیش کرتی ہے:
ایٹم اکانومی کا حساب لگانے کے لیے، آپ کو یہ کرنا ہوگا:
ایک ردعمل: A + B → C + D (جہاں C مطلوبہ پروڈکٹ ہے)
پروڈکٹ کا فارمولا داخل کریں:
ریئیکٹینٹ فارمولا شامل کریں:
متوازن مساوات کا خیال رکھیں:
نتائج کا حساب لگائیں:
کیلکولیٹر تین اہم معلومات فراہم کرتا ہے:
ایٹم اکانومی (%): ریئیکٹینٹس سے ایٹمز کا فیصد جو مطلوبہ پروڈکٹ میں آتا ہے
پروڈکٹ کا مالیکیولی وزن: آپ کی مطلوبہ پروڈکٹ کا حساب کردہ مالیکیولی وزن
مجموعی ریئیکٹینٹس کا مالیکیولی وزن: تمام ریئیکٹینٹس کے مالیکیولی وزن کا مجموعہ
کیلکولیٹر ایٹم اکانومی کی بصری نمائندگی بھی فراہم کرتا ہے، جس سے آپ کے ردعمل کی کارکردگی کو ایک نظر میں سمجھنا آسان ہوتا ہے۔
ایٹم اکانومی کیمیائی اور دواسازی کی صنعتوں میں وسیع پیمانے پر استعمال ہوتی ہے تاکہ:
عمل کی ترقی: مختلف ترکیبی راستوں کا اندازہ لگائیں اور ان کا موازنہ کریں تاکہ سب سے زیادہ ایٹم مؤثر راستہ منتخب کیا جا سکے
سبز مینوفیکچرنگ: زیادہ پائیدار پیداوار کے عمل کی ڈیزائن کریں جو فضلہ کی پیداوار کو کم کرتی ہیں
لاگت میں کمی: ان ردعمل کی شناخت کریں جو مہنگے ابتدائی مواد کا زیادہ مؤثر استعمال کرتی ہیں
قانونی تقاضوں کی تعمیل: فضلہ کو کم کرکے بڑھتے ہوئے ماحولیاتی ضوابط کو پورا کریں
سبز کیمیا کی تعلیم: طلباء کو پائیدار کیمیا کے اصولوں کی وضاحت کریں
تحقیقی منصوبہ بندی: محققین کو زیادہ مؤثر ترکیبی راستے ڈیزائن کرنے میں مدد کریں
اشاعت کی ضروریات: کئی جرائد اب نئی ترکیبی طریقوں کے لیے ایٹم اکانومی کے حسابات کی ضرورت رکھتے ہیں
طلباء کی مشقیں: کیمیاء کے طلباء کو روایتی پیداوار سے آگے ردعمل کی کارکردگی کا اندازہ لگانے کی تربیت دیں
ایسپیرین کی ترکیب:
ہیک ردعمل (پالادیئم کیٹیلسٹڈ جوڑ):
کلک کیمیا (کاپر کیٹیلسٹڈ ازائڈ-الکین سائیکلوایڈیشن):
جبکہ ایٹم اکانومی ایک قیمتی میٹرک ہے، دوسرے متبادل اقدامات میں شامل ہیں:
ای فیکٹر (ماحولیاتی فیکٹر):
ری ایکشن ماس کی کارکردگی (RME):
پروسیس ماس انٹینسٹی (PMI):
کاربن کی کارکردگی:
ایٹم اکانومی کا تصور پروفیسر بیری ایم ٹروست نے 1991 میں اپنے اہم مضمون "ایٹم اکانومی—سینتھیٹک کارکردگی کی تلاش" میں متعارف کرایا جو جریدے سائنس میں شائع ہوا۔ ٹروست نے ایٹم اکانومی کو کیمیائی ردعمل کی ایٹمی سطح کی کارکردگی کا اندازہ لگانے کے لیے ایک بنیادی میٹرک کے طور پر پیش کیا، روایتی پیداوار کی پیمائشوں سے توجہ ہٹا کر۔
ایٹم اکانومی نے کیمیا دانوں کے ردعمل کے ڈیزائن کے طریقے کو بنیادی طور پر تبدیل کر دیا ہے، پیداوار کو زیادہ سے زیادہ کرنے کے بجائے ایٹمی سطح پر فضلہ کو کم کرنے پر توجہ مرکوز کی گئی ہے۔ اس نظریاتی تبدیلی نے متعدد "ایٹم-اقتصادی" ردعمل کی ترقی کی راہ ہموار کی ہے، بشمول:
1' ایٹم اکانومی کا حساب لگانے کے لیے ایکسل کا فارمولا
2=PRODUCT_WEIGHT/(SUM(REACTANT_WEIGHTS))*100
3
4' مخصوص قیمتوں کے ساتھ مثال
5' H2 + O2 → H2O کے لیے
6' H2 MW = 2.016، O2 MW = 31.998، H2O MW = 18.015
7=(18.015/(2.016+31.998))*100
8' نتیجہ: 52.96%
91def calculate_atom_economy(product_formula, reactant_formulas):
2 """
3 کیمیائی ردعمل کے لیے ایٹم اکانومی کا حساب لگائیں۔
4
5 دلائل:
6 product_formula (str): مطلوبہ پروڈکٹ کا کیمیائی فارمولا
7 reactant_formulas (list): ریئیکٹینٹس کے کیمیائی فارمولوں کی فہرست
8
9 واپسی:
10 dict: ایٹم اکانومی فیصد، پروڈکٹ کا وزن، اور ریئیکٹینٹس کا وزن شامل کرنے والا ڈکشنری
11 """
12 # ایٹمی وزن کا ڈکشنری
13 atomic_weights = {
14 'H': 1.008, 'He': 4.003, 'Li': 6.941, 'Be': 9.012, 'B': 10.811,
15 'C': 12.011, 'N': 14.007, 'O': 15.999, 'F': 18.998, 'Ne': 20.180,
16 # ضرورت کے مطابق مزید عناصر شامل کریں
17 }
18
19 def parse_formula(formula):
20 """کیمیائی فارمولا کو پارس کریں اور مالیکیولی وزن کا حساب لگائیں۔"""
21 import re
22 pattern = r'([A-Z][a-z]*)(\d*)'
23 matches = re.findall(pattern, formula)
24
25 weight = 0
26 for element, count in matches:
27 count = int(count) if count else 1
28 if element in atomic_weights:
29 weight += atomic_weights[element] * count
30 else:
31 raise ValueError(f"نامعلوم عنصر: {element}")
32
33 return weight
34
35 # مالیکیولی وزن کا حساب لگائیں
36 product_weight = parse_formula(product_formula)
37
38 reactants_weight = 0
39 for reactant in reactant_formulas:
40 if reactant: # خالی ریئیکٹینٹس کو چھوڑ دیں
41 reactants_weight += parse_formula(reactant)
42
43 # ایٹم اکانومی کا حساب لگائیں
44 atom_economy = (product_weight / reactants_weight) * 100 if reactants_weight > 0 else 0
45
46 return {
47 'atom_economy': round(atom_economy, 2),
48 'product_weight': round(product_weight, 4),
49 'reactants_weight': round(reactants_weight, 4)
50 }
51
52# مثال کے استعمال
53product = "H2O"
54reactants = ["H2", "O2"]
55result = calculate_atom_economy(product, reactants)
56print(f"ایٹم اکانومی: {result['atom_economy']}%")
57print(f"پروڈکٹ کا وزن: {result['product_weight']}")
58print(f"ریئیکٹینٹس کا وزن: {result['reactants_weight']}")
591function calculateAtomEconomy(productFormula, reactantFormulas) {
2 // عام عناصر کے ایٹمی وزن
3 const atomicWeights = {
4 H: 1.008, He: 4.003, Li: 6.941, Be: 9.012, B: 10.811,
5 C: 12.011, N: 14.007, O: 15.999, F: 18.998, Ne: 20.180,
6 Na: 22.990, Mg: 24.305, Al: 26.982, Si: 28.086, P: 30.974,
7 S: 32.066, Cl: 35.453, Ar: 39.948, K: 39.098, Ca: 40.078
8 // ضرورت کے مطابق مزید عناصر شامل کریں
9 };
10
11 function parseFormula(formula) {
12 const pattern = /([A-Z][a-z]*)(\d*)/g;
13 let match;
14 let weight = 0;
15
16 while ((match = pattern.exec(formula)) !== null) {
17 const element = match[1];
18 const count = match[2] ? parseInt(match[2], 10) : 1;
19
20 if (atomicWeights[element]) {
21 weight += atomicWeights[element] * count;
22 } else {
23 throw new Error(`نامعلوم عنصر: ${element}`);
24 }
25 }
26
27 return weight;
28 }
29
30 // مالیکیولی وزن کا حساب لگائیں
31 const productWeight = parseFormula(productFormula);
32
33 let reactantsWeight = 0;
34 for (const reactant of reactantFormulas) {
35 if (reactant.trim()) { // خالی ریئیکٹینٹس کو چھوڑ دیں
36 reactantsWeight += parseFormula(reactant);
37 }
38 }
39
40 // ایٹم اکانومی کا حساب لگائیں
41 const atomEconomy = (productWeight / reactantsWeight) * 100;
42
43 return {
44 atomEconomy: parseFloat(atomEconomy.toFixed(2)),
45 productWeight: parseFloat(productWeight.toFixed(4)),
46 reactantsWeight: parseFloat(reactantsWeight.toFixed(4))
47 };
48}
49
50// مثال کے استعمال
51const product = "C9H8O4"; // ایسپرین
52const reactants = ["C7H6O3", "C4H6O3"]; // سالیسیلک ایسڈ اور سرکہ کا انہائڈریڈ
53const result = calculateAtomEconomy(product, reactants);
54console.log(`ایٹم اکانومی: ${result.atomEconomy}%`);
55console.log(`پروڈکٹ کا وزن: ${result.productWeight}`);
56console.log(`ریئیکٹینٹس کا وزن: ${result.reactantsWeight}`);
571calculate_atom_economy <- function(product_formula, reactant_formulas) {
2 # عام عناصر کے ایٹمی وزن
3 atomic_weights <- list(
4 H = 1.008, He = 4.003, Li = 6.941, Be = 9.012, B = 10.811,
5 C = 12.011, N = 14.007, O = 15.999, F = 18.998, Ne = 20.180,
6 Na = 22.990, Mg = 24.305, Al = 26.982, Si = 28.086, P = 30.974,
7 S = 32.066, Cl = 35.453, Ar = 39.948, K = 39.098, Ca = 40.078
8 )
9
10 parse_formula <- function(formula) {
11 # کیمیائی فارمولا کو ریگولر ایکسپریشن کے ذریعے پارس کریں
12 matches <- gregexpr("([A-Z][a-z]*)(\\d*)", formula, perl = TRUE)
13 elements <- regmatches(formula, matches)[[1]]
14
15 weight <- 0
16 for (element_match in elements) {
17 # عنصر کے علامت اور تعداد کو نکالیں
18 element_parts <- regexec("([A-Z][a-z]*)(\\d*)", element_match, perl = TRUE)
19 element_extracted <- regmatches(element_match, element_parts)[[1]]
20
21 element <- element_extracted[2]
22 count <- if (element_extracted[3] == "") 1 else as.numeric(element_extracted[3])
23
24 if (!is.null(atomic_weights[[element]])) {
25 weight <- weight + atomic_weights[[element]] * count
26 } else {
27 stop(paste("نامعلوم عنصر:", element))
28 }
29 }
30
31 return(weight)
32 }
33
34 # مالیکیولی وزن کا حساب لگائیں
35 product_weight <- parse_formula(product_formula)
36
37 reactants_weight <- 0
38 for (reactant in reactant_formulas) {
39 if (nchar(trimws(reactant)) > 0) { # خالی ریئیکٹینٹس کو چھوڑ دیں
40 reactants_weight <- reactants_weight + parse_formula(reactant)
41 }
42 }
43
44 # ایٹم اکانومی کا حساب لگائیں
45 atom_economy <- (product_weight / reactants_weight) * 100
46
47 return(list(
48 atom_economy = round(atom_economy, 2),
49 product_weight = round(product_weight, 4),
50 reactants_weight = round(reactants_weight, 4)
51 ))
52}
53
54# مثال کے استعمال
55product <- "CH3CH2OH" # ایتھنول
56reactants <- c("C2H4", "H2O") # ایتھیلین اور پانی
57result <- calculate_atom_economy(product, reactants)
58cat(sprintf("ایٹم اکانومی: %.2f%%\n", result$atom_economy))
59cat(sprintf("پروڈکٹ کا وزن: %.4f\n", result$product_weight))
60cat(sprintf("ریئیکٹینٹس کا وزن: %.4f\n", result$reactants_weight))
61ایٹم اکانومی یہ ماپتا ہے کہ ریئیکٹینٹس کے ایٹمز کتنی مؤثر طریقے سے مطلوبہ پروڈکٹ میں شامل ہوتے ہیں۔ یہ مطلوبہ پروڈکٹ کے مالیکیولی وزن کو تمام ریئیکٹینٹس کے مجموعی مالیکیولی وزن سے تقسیم کرکے اور 100 سے ضرب دے کر حساب کی جاتی ہے۔ زیادہ فیصد زیادہ مؤثر ردعمل کی نشاندہی کرتا ہے جس میں کم فضلہ ہوتا ہے۔
پیداوار کی پیداوار یہ ماپتی ہے کہ اصل میں حاصل کردہ پروڈکٹ کی مقدار نظریاتی زیادہ سے زیادہ کے مقابلے میں کتنی ہے جو کہ محدود ریئینٹ پر مبنی ہے۔ دوسری طرف، ایٹم اکانومی، کسی ردعمل کے ڈیزائن کی نظریاتی کارکردگی کو ایٹمی سطح پر ماپتی ہے، چاہے وہ عملی طور پر کیسا بھی ہو۔ ایک ردعمل میں زیادہ پیداوار ہو سکتی ہے لیکن اگر وہ بڑی مقدار میں ضمنی مصنوعات پیدا کرتا ہے تو اس کی ایٹم اکانومی کم ہو سکتی ہے۔
ایٹم اکانومی سبز کیمیا کا ایک بنیادی اصول ہے کیونکہ یہ کیمیا دانوں کو ایسے ردعمل ڈیزائن کرنے میں مدد کرتی ہے جو بنیادی طور پر کم فضلہ پیدا کرتے ہیں، ریئیکٹینٹس کے زیادہ ایٹمز کو مطلوبہ پروڈکٹ میں شامل کرتے ہیں۔ یہ زیادہ پائیدار عمل، کم ماحولیاتی اثرات، اور اکثر کم پیداوار کی لاگت کی طرف لے جاتا ہے۔
جی ہاں، اگر ایک ردعمل میں تمام ایٹمز ریئیکٹینٹس سے مطلوبہ پروڈکٹ میں شامل ہو جائیں تو اس کی ایٹم اکانومی 100% ہو سکتی ہے۔ مثالوں میں اضافے کے ردعمل (جیسے ہائیڈروجنیشن)، سائیکلوایڈیشن (جیسے ڈیلز-ایلڈر ردعمل)، اور دوبارہ ترتیب دینے والے ردعمل شامل ہیں جہاں کوئی ایٹمز ضائع نہیں ہوتے۔
عام طور پر، ایٹم اکانومی کے حسابات میں سالونٹس یا کیٹلیسٹ شامل نہیں ہوتے جب تک کہ وہ آخری پروڈکٹ میں شامل نہ ہوں۔ اس کی وجہ یہ ہے کہ کیٹلیسٹ ردعمل کے چکر میں دوبارہ پیدا ہوتے ہیں، اور سالونٹس کو عام طور پر پروڈکٹ سے بازیافت یا علیحدہ کیا جاتا ہے۔ تاہم، زیادہ جامع سبز کیمیا کے میٹرکس جیسے ای فیکٹر ان اضافی مواد کو مدنظر رکھتے ہیں۔
ایٹم اکانومی کو بہتر بنانے کے لیے:
جبکہ زیادہ ایٹم اکانومی عام طور پر مطلوب ہوتی ہے، یہ ردعمل کے اندازے کے وقت واحد غور نہیں ہونا چاہیے۔ دیگر عوامل جیسے حفاظت، توانائی کی ضروریات، ردعمل کی پیداوار، اور ریئیکٹینٹس اور ضمنی مصنوعات کی زہریلا بھی اہم ہیں۔ کبھی کبھی، کم ایٹم اکانومی والا ردعمل دیگر اہم فوائد کے ساتھ بہتر ہو سکتا ہے۔
متعدد مطلوبہ پروڈکٹس والے ردعمل کے لیے، آپ یا تو:
یہ نقطہ نظر آپ کے مخصوص تجزیاتی مقاصد پر منحصر ہے۔
جی ہاں، ایٹم اکانومی کے حسابات کو صحیح طور پر متوازن کیمیائی مساوات کا استعمال کرنا چاہیے جو ردعمل کی صحیح اسٹوکیومیٹری کی عکاسی کرتی ہے۔ متوازن مساوات میں کوایفیشنٹس حسابات میں استعمال ہونے والے ریئیکٹینٹس کی نسبت متاثر کرتے ہیں۔
ایٹم اکانومی کے حسابات درست ہو سکتے ہیں جب درست ایٹمی وزن اور صحیح طور پر متوازن مساوات کا استعمال کیا جائے۔ تاہم، یہ ایک نظریاتی زیادہ سے زیادہ کارکردگی کی نمائندگی کرتے ہیں اور عملی مسائل جیسے ناقص ردعمل، طرفی ردعمل، یا صفائی کے نقصانات کو مدنظر نہیں رکھتے جو حقیقی دنیا کے عمل کو متاثر کرتے ہیں۔
ٹروست، بی۔ ایم۔ (1991). ایٹم اکانومی—سینتھیٹک کارکردگی کی تلاش۔ سائنس، 254(5037)، 1471-1477۔ https://doi.org/10.1126/science.1962206
انستاس، پی۔ ٹی۔، اور وارنر، جے۔ سی۔ (1998). سبز کیمیا: نظریہ اور عمل۔ آکسفورڈ یونیورسٹی پریس۔
شیڈن، ر۔ اے۔ (2017). ای فیکٹر 25 سال بعد: سبز کیمیا اور پائیداری کی ابھرتی ہوئی۔ سبز کیمیا، 19(1)، 18-43۔ https://doi.org/10.1039/C6GC02157C
ڈکس، اے۔ پی۔، اور ہینٹ، اے۔ (2015). سبز کیمیا کے میٹرکس: عمل کی سبزیت کا تعین اور تشخیص کرنے کے لیے ایک رہنما۔ اسپرنگر۔
امریکن کیمیکل سوسائٹی۔ (2023). سبز کیمیا۔ حاصل کردہ معلومات https://www.acs.org/content/acs/en/greenchemistry.html
کانسٹیبل، ڈی۔ جے۔، کرزونز، اے۔ ڈی۔، اور کینیگھم، وی۔ ایل۔ (2002). کیمیا کو 'سبز' کرنے کے لیے بہترین میٹرکس کون سے ہیں؟ سبز کیمیا، 4(6)، 521-527۔ https://doi.org/10.1039/B206169B
اندراوس، جے۔ (2012). نامیاتی ترکیب کا الجبرا: سبز میٹرکس، ڈیزائن کی حکمت عملی، راستے کا انتخاب، اور اصلاح۔ CRC پریس۔
ای پی اے۔ (2023). سبز کیمیا۔ حاصل کردہ معلومات https://www.epa.gov/greenchemistry
ایٹم اکانومی کیلکولیٹر کیمیائی ردعمل کی کارکردگی اور پائیداری کا اندازہ لگانے کے لیے ایک طاقتور ٹول فراہم کرتا ہے۔ یہ اس بات پر توجہ مرکوز کرتا ہے کہ ریئیکٹینٹس کے ایٹمز کتنی مؤثر طریقے سے مطلوبہ پروڈکٹ میں شامل ہوتے ہیں، کیمیا دانوں کو ایسے ردعمل ڈیزائن کرنے میں مدد کرتا ہے جو فضلہ کی پیداوار کو کم کرتے ہیں۔
چاہے آپ سبز کیمیا کے اصولوں کے بارے میں سیکھنے والے طلباء ہوں، نئے ترکیبی طریقے تیار کرنے والے محققین ہوں، یا پیداوار کے عمل کو بہتر بنانے والے صنعتی کیمیا دان ہوں، ایٹم اکانومی کو سمجھنا اور اس کا اطلاق زیادہ پائیدار کیمیائی طریقوں کی طرف لے جا سکتا ہے۔ کیلکولیٹر اس تجزیے کو قابل رسائی اور آسان بناتا ہے، جو مختلف شعبوں میں سبز کیمیا کے مقاصد کو آگے بڑھانے میں مدد کرتا ہے۔
ردعمل کے ڈیزائن اور انتخاب میں ایٹم اکانومی کے پہلوؤں کو شامل کرکے، ہم اس مستقبل کی طرف بڑھ سکتے ہیں جہاں کیمیائی عمل نہ صرف زیادہ پیداوار اور لاگت مؤثر ہوں بلکہ ماحولیاتی طور پر ذمہ دار اور پائیدار بھی ہوں۔
آج ہی ایٹم اکانومی کیلکولیٹر آزمائیں تاکہ اپنے کیمیائی ردعمل کا تجزیہ کریں اور سبز کیمیا کے مواقع دریافت کریں!
آپ کے ورک فلو کے لیے مفید ہونے والے مزید ٹولز کا انعام کریں