Калкулатор за процентен добив - Измерване на ефективността на химическата реакция

Какво представлява калкулаторът за процентен добив?

Калкулаторът за процентен добив сравнява действителния добив от химична реакция с теоретичния добив и изразява резултата като процент. Процентният добив показва какво количество продукт действително е произвела реакцията в сравнение с максималното количество, предвидено чрез стехиометрията.

Формула за процентен добив

Процентният добив е равен на действителния добив, разделен на теоретичния добив, умножено по 100:

$\text{Действителен добив} = \frac{\text{Теоретичен добив}}{\text{Теоретичен добив}} \times 100\%$

• Действителният добив е масата на продукта, събрана след реакцията и пречистването, обикновено измерена в грамове.
• Теоретичният добив е максималната маса продукт, която реакцията може да образува, изчислена от изравненото уравнение и лимитиращия реагент (реагента, който се изчерпва първи).

Калкулаторът на тази страница актуализира резултата веднага щом бъдат въведени и двете стойности. Не е нужно да се натиска бутон, а бутонът „Нулиране“ изчиства двете полета.

И двете полета за въвеждане са означени в грамове. Мерната единица не променя отговора, стига и двете стойности да използват една и съща единица. Единиците се съкращават при делението, така че процентът е един и същ независимо дали масите са в грамове, килограми или молове.

Как се изчислява процентен добив

1. Изравнете химичното уравнение на реакцията.
2. Определете лимитиращия реагент.
3. Използвайте стехиометрия, за да изчислите теоретичния добив от лимитиращия реагент.
4. Претеглете изсушения и пречистен продукт, за да определите действителния добив.
5. Разделете действителния добив на теоретичния добив и умножете по 100.

Пример с решение

Пример 1: Синтез на аспирин

При синтез на аспирин ученик изчислява теоретичен добив от 5,42 g. След пречистването ученикът получава 4,65 g изсушен продукт.

Процентен добив = (4,65 / 5,42) × 100 = 85,79%

Пример 2: Производство на амоняк

Завод, използващ процеса на Хабер, разполага с достатъчно азот и водород за теоретичен добив от 850 kg амоняк. Реално заводът произвежда 765 kg.

Процентен добив = (765 / 850) × 100 = 90,00%

И двете маси тук са в килограми. Въвеждането на 765 и 850 в калкулатора дава същия 90,00%, тъй като единиците се съкращават.

Пример 3: Синтез с нисък добив

Многостепенен синтез има теоретичен добив от 2,75 g. След пречистването са изолирани само 0,82 g чист продукт.

Процентен добив = (0,82 / 2,75) × 100 = 29,82%

Защо процентният добив обикновено е под 100%

Процентният добив почти винаги е под 100% поради загуби, които възникват при реална реакция:

• Някои молекули на реагентите не реагират напълно.
• При странични реакции се образуват нежелани странични продукти вместо целевия продукт.
• Продуктът се губи при филтриране, прекристализация или прехвърляне между съдове.
• Везната, използвана за претегляне на продукта, има малка граница на грешка.
• Обратимите реакции спират, преди всички реагенти да се превърнат в продукт.

Добив от 100% би означавал, че всяка молекула на реагентите се е превърнала в чист продукт без загуби. Това рядко се случва извън простите, добре оптимизирани реакции.

Може ли процентният добив да е над 100%?

Чистият продукт не може да тежи повече от теоретичния максимум, така че истинският процентен добив остава равен на или под 100%. Калкулаторът все пак отчита стойност над 100%, когато въведеният действителен добив е по-голям от теоретичния добив, тъй като делението е аритметично валидно. В лабораторията този резултат означава, че претеглената проба съдържа нещо различно от чистия продукт, например остатъчен разтворител, непрореагирал изходен материал или влага, абсорбирана от въздуха. Допълнителното изсушаване и повторното претегляне на пробата обикновено връщат стойността под 100%.

Нулеви, отрицателни и невалидни стойности

• Ако действителният добив е 0, процентният добив е 0%.
• Теоретичният добив трябва да е по-голям от нула. Калкулаторът не показва резултат, ако теоретичният добив е нула или отрицателен, и обяснява причината, тъй като делението на нула е неопределено.
• Действителният добив не може да бъде отрицателен. Отрицателно въведена стойност се отхвърля и вместо резултат се показва съобщение.
• Ако някое от полетата е празно, калкулаторът не показва резултат и изчаква въвеждането на двете стойности.

Често задавани въпроси

Какво представлява процентният добив в химията?

Процентният добив е отношението на действителния добив към теоретичния добив, изразено като процент. Той показва каква част от максимално възможното количество продукт действително е произвела реакцията.

Какъв е добрият процентен добив?

Това зависи от реакцията. Простите едностепенни реакции често достигат от 85% до 95%. Многостепенните органични синтези обикновено са между 40% и 70%, тъй като при всяка стъпка се губи продукт.

Защо моят процентен добив е над 100%?

Продуктът вероятно не е чист. Често срещани причини са остатъчен разтворител, непрореагирал изходен материал или влага, абсорбирана от въздуха. Чистият продукт не може да има процентен добив над 100%. Грешка при определянето на теоретичния добив, например използване на неправилния лимитиращ реагент, също може да повиши стойността над 100%.

Каква е разликата между действителния и теоретичния добив?

Действителният добив е количеството продукт, измерено след реакцията и пречистването. Теоретичният добив е максималното количество, предвидено от изравненото уравнение, при условие че всеки реагент се превръща в продукт без загуби.

Как се изчислява теоретичният добив?

Теоретичният добив се определя от изравненото химично уравнение. Масата на лимитиращия реагент се преобразува в молове, след това в молове продукт чрез молното съотношение от уравнението, а накрая в грамове чрез моларната маса на продукта.

Каква е разликата между процентния добив и атомната икономичност?

Процентният добив сравнява действителната маса на продукта от един експеримент с теоретичния максимум за този експеримент. Атомната икономичност сравнява масата на желания продукт с общата маса на всички реагенти в изравненото уравнение и измерва ефективността на самата реакция, независимо от загубите при обработката и пречистването.