Procent Udbytte Beregner - Mål Kemisk Reaktionseffektivitet

Hvad er en beregner til procentudbytte?

En beregner til procentudbytte sammenligner det faktiske udbytte af en kemisk reaktion med det teoretiske udbytte og angiver resultatet som en procentdel. Procentudbyttet viser, hvor meget produkt reaktionen faktisk dannede sammenlignet med den maksimale mængde, der forudsiges ud fra støkiometrien.

Formel for procentudbytte

Procentudbytte er lig med det faktiske udbytte divideret med det teoretiske udbytte og ganget med 100:

$\text{Procentudbytte} = \frac{\text{Faktisk udbytte}}{\text{Teoretisk udbytte}} \times 100\%$

• Faktisk udbytte er massen af produkt, der opsamles efter en reaktion og oprensning, normalt målt i gram.
• Teoretisk udbytte er den maksimale masse af produkt, som en reaktion kan danne, beregnet ud fra den afstemte reaktionsligning og den begrænsende reaktant (den reaktant, der først slipper op).

Beregneren på denne side opdaterer resultatet, så snart begge værdier er indtastet. Der skal ikke trykkes på nogen knap.

Sådan beregnes procentudbytte

1. Afstem den kemiske reaktionsligning for reaktionen.
2. Identificer den begrænsende reaktant.
3. Brug støkiometri til at beregne det teoretiske udbytte ud fra den begrænsende reaktant.
4. Vej det tørrede, oprensede produkt for at finde det faktiske udbytte.
5. Divider det faktiske udbytte med det teoretiske udbytte, og gang med 100.

Eksempelberegninger

Eksempel 1: Syntese af aspirin

En studerende, der syntetiserer aspirin, beregner et teoretisk udbytte på 5,42 g. Efter oprensning opsamler den studerende 4,65 g tørret produkt.

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

Eksempel 2: Produktion af ammoniak

Et anlæg, der anvender Haber-processen, har tilstrækkeligt nitrogen og hydrogen til et teoretisk udbytte på 850 kg ammoniak. Anlægget producerer faktisk 765 kg.

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

Eksempel 3: Syntese med lavt udbytte

En syntese i flere trin har et teoretisk udbytte på 2,75 g. Efter oprensning isoleres kun 0,82 g rent produkt.

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

Hvorfor procentudbyttet normalt er under 100 %

Procentudbyttet er næsten altid under 100 % på grund af tab, der opstår under en virkelig reaktion:

• Nogle reaktantmolekyler reagerer ikke fuldstændigt.
• Sidereaktioner danner uønskede biprodukter i stedet for målproduktet.
• Produkt går tabt under filtrering, omkrystallisation eller ved overførsel mellem beholdere.
• Den vægt, der bruges til at veje produktet, har en lille måleusikkerhed.
• Reversible reaktioner standser, før alle reaktanter er omdannet til produkt.

Et udbytte på 100 % ville betyde, at hvert reaktantmolekyle blev omdannet til rent produkt uden tab. Det sker sjældent uden for simple, veloptimerede reaktioner.

Kan procentudbyttet være over 100 %?

Nej. Produktets masse kan ikke overstige det teoretiske maksimum. Et beregnet resultat over 100 % betyder næsten altid, at den vejede prøve indeholder noget andet end det rene produkt, for eksempel rester af opløsningsmiddel, uomsat udgangsmateriale eller fugt optaget fra luften. Hvis prøven tørres yderligere og vejes igen, kommer værdien normalt tilbage under 100 %.

Nul, negative og ugyldige værdier

• Hvis det faktiske udbytte er 0 g, er procentudbyttet 0 %.
• Det teoretiske udbytte skal være større end nul. Beregneren giver intet resultat, hvis det teoretiske udbytte er nul eller negativt, fordi division med nul er udefineret.
• Det faktiske udbytte kan ikke være negativt. En negativ indtastning afvises, og der vises en fejlmeddelelse i stedet for et resultat.

Ofte stillede spørgsmål

Hvad er procentudbytte i kemi?

Procentudbytte er forholdet mellem det faktiske udbytte og det teoretiske udbytte, udtrykt som en procentdel. Det viser, hvor meget af det maksimalt mulige produkt reaktionen faktisk dannede.

Hvad er et godt procentudbytte?

Det afhænger af reaktionen. Enkle reaktioner i ét trin giver normalt højere udbytte end syntese i flere trin, fordi noget af produktet går tabt i hvert trin.

Hvorfor er mit procentudbytte over 100 %?

Produktet er sandsynligvis ikke rent. Almindelige årsager er rester af opløsningsmiddel, uomsat udgangsmateriale eller fugt optaget fra luften. Et rent produkt kan ikke have et procentudbytte over 100 %.

Hvad er forskellen mellem faktisk udbytte og teoretisk udbytte?

Det faktiske udbytte er den mængde produkt, der måles efter en reaktion og oprensning. Det teoretiske udbytte er den maksimale mængde, der forudsiges ud fra den afstemte reaktionsligning, under antagelse af at alle reaktanter omdannes til produkt uden tab.

Hvordan beregnes det teoretiske udbytte?

Det teoretiske udbytte udledes af den afstemte reaktionsligning. Massen af den begrænsende reaktant omregnes til mol, derefter til mol produkt ved hjælp af molforholdet i ligningen og til sidst til gram ved hjælp af produktets molarmasse.

Hvad er forskellen mellem procentudbytte og atomøkonomi?

Procentudbyttet sammenligner den faktiske produktmasse fra ét forsøg med det teoretiske maksimum for netop det forsøg. Atomøkonomi sammenligner massen af det ønskede produkt med den samlede masse af alle reaktanter i den afstemte ligning. At gøre den størst mulig er et af de 12 principper for grøn kemi. Atomøkonomi måler, hvor effektiv selve reaktionen er, uafhængigt af tab under håndtering og oprensning.

Referencer

1. OpenStax (Rice University). Chemistry 2e, 4.4 Reaction Yields. Chemistry 2e, afsnit 4.4 — definitioner af teoretisk, faktisk og procentudbytte; formlen for procentudbytte; definition af atomøkonomi.
2. National Institute of Standards and Technology. NIST Guide to the SI, Chapter 8: Comments on Some Quantities and Their Units. NIST SP 811, kapitel 8 — molarmasse M = m/n og stofmængde ud fra masse.
3. U.S. Environmental Protection Agency. Basics of Green Chemistry. EPA: grundlæggende om grøn kemi — princip 2, maksimer atomøkonomien.