חשב את התשואה האחוזית של תגובות כימיות על ידי השוואת תשואה בפועל לתשואה תיאורטית. חיוני למעבדות כימיה, מחקר וחינוך לקביעת יעילות התגובה.
מחשבון זה קובע את התשואה האחוזית של תגובה כימית על ידי השוואת התשואה בפועל לתשואה התיאורטית. הזן את הערכים שלך למטה ולחץ על 'חשב' כדי לראות את התוצאה.
מחשבון תשואה אחוזית הוא כלי חיוני בכימיה המחשב את היעילות של תגובה כימית על ידי השוואה בין כמות המוצר בפועל שהושגה (תשואה בפועל) לבין הכמות המרבית שניתן היה לייצר תיאורטית (תשואה תיאורטית). חישוב בסיסי זה עוזר לכימאים, לסטודנטים ולחוקרים להעריך את היעילות של התגובה, לזהות בעיות פוטנציאליות בפרוצדורות ניסיוניות ולייעל את תנאי התגובה. בין אם אתם מבצעים ניסוי במעבדה, מגדילים תהליך כימי לייצור תעשייתי או לומדים למבחן בכימיה, הבנה וחישוב תשואה אחוזית הם חיוניים לניתוח כימי מדויק ולשיפור התהליך.
תשואה אחוזית מבוטאת כאחוז ומחושבת באמצעות הנוסחה: (תשואה בפועל/תשואה תיאורטית) × 100. חישוב פשוט אך עוצמתי זה מספק תובנות יקרות ערך לגבי יעילות התגובה ועוזר לזהות גורמים שעשויים להשפיע על התהליכים הכימיים שלכם.
תשואה אחוזית של תגובה כימית מחושבת באמצעות הנוסחה הבאה:
כאשר:
התוצאה מבוטאת כאחוז, המייצג את היעילות של התגובה הכימית.
תשואה בפועל היא המסה הנמדדת של המוצר שהושג לאחר סיום התגובה הכימית וביצוע צעדי טיהור נחוצים כמו סינון, קריסטליזציה מחדש או זיקוק. ערך זה נקבע ניסיונית על ידי שקילת המוצר הסופי.
תשואה תיאורטית מחושבת על סמך המשוואה הכימית המאוזנת וכמות הריאקטנט המגביל. היא מייצגת את הכמות המרבית האפשרית של המוצר שיכולה להיווצר אם התגובה התקדמה עם 100% יעילות ולא הייתה אובדן מוצר במהלך הבידוד והטיהור.
תשואה אחוזית מספקת מדד ליעילות התגובה. תשואה אחוזית של 100% מצביעה על תגובה מושלמת שבה כל הריאקטנט המגביל הומר למוצר והופרד בהצלחה. בפועל, תשואות אחוזיות בדרך כלל נמוכות מ-100% בשל גורמים שונים כולל:
במקרים מסוימים, ייתכן שתחשב תשואה אחוזית גבוהה מ-100%, דבר שלא אמור להיות אפשרי תיאורטית. זה בדרך כלל מעיד על:
המחשבון שלנו לתשואה אחוזית תוכנן להיות פשוט וידידותי למשתמש. עקבו אחרי הצעדים הבאים כדי לחשב את התשואה האחוזית של התגובה הכימית שלכם:
המחשבון מבצע את האימות הבא על הקלטים שלך:
אם זוהו קלטים לא חוקיים, הודעת שגיאה תדריך אותך לתקן את הבעיה לפני שהחישוב ימשיך.
חישובי תשואות אחוזיות בשימוש נרחב בתחומים שונים של כימיה ויישומים:
במעבדות אקדמיות ומחקריות, חישובי תשואות אחוזיות חיוניים ל:
דוגמה: חוקר המסנתז תרכובת פרמצבטית חדשה עשוי לחשב תשואה אחוזית כדי לקבוע אם מסלול הסינתזה שלו יעיל מספיק לקנה מידה פוטנציאלי.
בייצור כימי, תשואה אחוזית משפיעה ישירות על:
דוגמה: מפעל כימי המייצר דשן יעקוב בקפידה אחרי תשואות אחוזיות כדי למקסם את היעילות של הייצור ולמזער עלויות חומרי גלם.
בפיתוח וייצור תרופות, תשואה אחוזית קריטית ל:
דוגמה: חברה פרמצבטית המפתחת אנטיביוטיקה חדשה תשתמש בחישובי תשואה אחוזית כדי לקבוע את הדרך הסינתטית היעילה ביותר לפני הגדלה לייצור מסחרי.
בהשכלה הכימית, חישובי תשואות אחוזיות עוזרים לסטודנטים:
דוגמה: תלמיד המבצע את הסינתזה של אספירין במעבדת כימיה אורגנית יחשב תשואה אחוזית כדי להעריך את הטכניקה הניסיונית שלו ולהבין גורמים המשפיעים על יעילות התגובה.
ביישומים סביבתיים, תשואה אחוזית עוזרת:
דוגמה: מהנדסי סביבה המפתחים תהליך להסרת מתכות כבדות ממי שפכים ישתמשו בתשואה אחוזית כדי לייעל את היעילות של תגובות ההשתקפות שלהם.
בעוד שתשואה אחוזית היא המדד הנפוץ ביותר ליעילות תגובה, יש חישובים קשורים המספקים תובנות נוספות:
כלכלת אטומים מודדת את היעילות של תגובה במונחים של אטומים מנוצלים:
חישוב זה חשוב במיוחד בכימיה ירוקה מכיוון שהוא עוזר לזהות תגובות הממזערות פסולת ברמה המולקולרית.
עשויה להתייחס פשוט למסה או למולים של מוצר שהושג, מבלי להשוות למקסימום התיאורטי.
עשויה להתייחס לתשואה מבודדת (לאחר טיהור) או לתשואה גסה (לפני טיהור).
משווה את התשואה של תגובה לתגובה סטנדרטית או התייחסות.
מודד את ההשפעה הסביבתית של תהליך כימי:
גורמים E נמוכים מצביעים על תהליכים ידידותיים יותר לסביבה.
המושג של תשואה אחוזית התפתח במקביל להתפתחות הכימיה המודרנית:
הבסיסים של הסטויכיומטריה, שהיא הבסיס לחישובי תשואה אחוזית, הוקמו על ידי מדענים כמו ירמיהו בנימין ריכטר וג'ון דלטון בסוף המאה ה-18 ותחילת המאה ה-19. עבודתו של ריכטר על משקלים שווים ותיאוריית האטום של דלטון סיפקה את המסגרת התיאורטית להבנת תגובות כימיות באופן כמותי.
כאשר הכימיה הפכה ליותר כמותית במאה ה-19, הצורך במדידות סטנדרטיות של יעילות תגובות הפך לגלוי. הפיתוח של מאזני אנליזה עם דיוק משופר אפשר מדידות תשואה מדויקות יותר.
עם עליית התעשייה הכימית בסוף המאה ה-19 ותחילת המאה ה-20, תשואה אחוזית הפכה לשיקול כלכלי חיוני. חברות כמו BASF, דאו כימיקל ודופונט הסתמכו על אופטימיזציה של תשואות תגובה כדי לשמור על יתרון תחרותי.
המושג של תשואה אחוזית שולב במסגרת רחבה יותר כמו כימיה ירוקה והגברת תהליכים. כלים חישוביים מודרניים אפשרו גישות מתקדמות יותר לחיזוי ואופטימיזציה של תשואות תגובה לפני ביצוע ניסויים.
היום, תשואה אחוזית נשארת חישוב בסיסי בכימיה, עם יישומים המתרחבים לתחומים מתפתחים כמו ננוטכנולוגיה, מדעי חומרים וביוטכנולוגיה.
בסינתזה ניסיונית של אספירין (חומצה אצטילסליצילית) מחומצה סליצילית ואנידריד אצטי:
זוהי תשואה טובה לסינתזה אורגנית עם צעדי טיהור.
בתהליך הבר של ייצור אמוניה:
מפעלי אמוניה תעשייתיים מודרניים משיגים בדרך כלל תשואות של 88-95%.
בתהליך סינתזה אורגנית מורכבת:
תשואה נמוכה זו עשויה להיות מקובלת עבור מולקולות מורכבות או תגובות עם הרבה שלבים.
הנה דוגמאות בשפות תכנות שונות לחישוב תשואה אחוזית:
1def calculate_percent_yield(actual_yield, theoretical_yield):
2 """
3 Calculate the percent yield of a chemical reaction.
4
5 Parameters:
6 actual_yield (float): The measured yield in grams
7 theoretical_yield (float): The calculated theoretical yield in grams
8
9 Returns:
10 float: The percent yield as a percentage
11 """
12 if theoretical_yield <= 0:
13 raise ValueError("Theoretical yield must be greater than zero")
14 if actual_yield < 0:
15 raise ValueError("Actual yield cannot be negative")
16
17 percent_yield = (actual_yield / theoretical_yield) * 100
18 return percent_yield
19
20# Example usage:
21actual = 4.65
22theoretical = 5.42
23try:
24 result = calculate_percent_yield(actual, theoretical)
25 print(f"Percent Yield: {result:.2f}%")
26except ValueError as e:
27 print(f"Error: {e}")
281function calculatePercentYield(actualYield, theoreticalYield) {
2 // Input validation
3 if (theoreticalYield <= 0) {
4 throw new Error("Theoretical yield must be greater than zero");
5 }
6 if (actualYield < 0) {
7 throw new Error("Actual yield cannot be negative");
8 }
9
10 // Calculate percent yield
11 const percentYield = (actualYield / theoreticalYield) * 100;
12 return percentYield;
13}
14
15// Example usage:
16try {
17 const actual = 4.65;
18 const theoretical = 5.42;
19 const result = calculatePercentYield(actual, theoretical);
20 console.log(`Percent Yield: ${result.toFixed(2)}%`);
21} catch (error) {
22 console.error(`Error: ${error.message}`);
23}
241public class PercentYieldCalculator {
2 /**
3 * Calculates the percent yield of a chemical reaction.
4 *
5 * @param actualYield The measured yield in grams
6 * @param theoreticalYield The calculated theoretical yield in grams
7 * @return The percent yield as a percentage
8 * @throws IllegalArgumentException if inputs are invalid
9 */
10 public static double calculatePercentYield(double actualYield, double theoreticalYield) {
11 // Input validation
12 if (theoreticalYield <= 0) {
13 throw new IllegalArgumentException("Theoretical yield must be greater than zero");
14 }
15 if (actualYield < 0) {
16 throw new IllegalArgumentException("Actual yield cannot be negative");
17 }
18
19 // Calculate percent yield
20 double percentYield = (actualYield / theoreticalYield) * 100;
21 return percentYield;
22 }
23
24 public static void main(String[] args) {
25 try {
26 double actual = 4.65;
27 double theoretical = 5.42;
28 double result = calculatePercentYield(actual, theoretical);
29 System.out.printf("Percent Yield: %.2f%%\n", result);
30 } catch (IllegalArgumentException e) {
31 System.err.println("Error: " + e.getMessage());
32 }
33 }
34}
351' Excel formula for percent yield
2=IF(B2<=0,"Error: Theoretical yield must be greater than zero",IF(A2<0,"Error: Actual yield cannot be negative",(A2/B2)*100))
3
4' Where:
5' A2 contains the actual yield
6' B2 contains the theoretical yield
71calculate_percent_yield <- function(actual_yield, theoretical_yield) {
2 # Input validation
3 if (theoretical_yield <= 0) {
4 stop("Theoretical yield must be greater than zero")
5 }
6 if (actual_yield < 0) {
7 stop("Actual yield cannot be negative")
8 }
9
10 # Calculate percent yield
11 percent_yield <- (actual_yield / theoretical_yield) * 100
12 return(percent_yield)
13}
14
15# Example usage:
16actual <- 4.65
17theoretical <- 5.42
18tryCatch({
19 result <- calculate_percent_yield(actual, theoretical)
20 cat(sprintf("Percent Yield: %.2f%%\n", result))
21}, error = function(e) {
22 cat(sprintf("Error: %s\n", e$message))
23})
24תשואה אחוזית היא מדד ליעילות תגובה המשווה בין כמות המוצר שהושגה בפועל לבין הכמות המרבית שניתן היה לייצר. היא מחושבת כ-(תשואה בפועל/תשואה תיאורטית) × 100 ומבוטאת כאחוז.
תשואות אחוזיות מתחת ל-100% הן נפוצות ויכולות להיגרם ממספר גורמים כולל תגובות לא מושלמות, תגובות צד המייצרות מוצרים לא רצויים, אובדן במהלך צעדי טיהור (סינון, קריסטליזציה וכו'), שגיאות מדידה או מגבלות שווי משקל.
תיאורטית, תשואה אחוזית לא אמורה לעלות על 100% מכיוון שלא ניתן לייצר יותר מוצר מאשר המקסימום התיאורטי. עם זאת, תשואות גבוהות מ-100% מדווחות לפעמים עקב שגיאות ניסיוניות, זיהומים במוצר, זיהוי שגוי של הריאקטנט המגביל או חישובים סטויכיומטריים שגויים.
תשואה תיאורטית מחושבת על סמך המשוואה הכימית המאוזנת וכמות הריאקטנט המגביל. הצעדים כוללים: (1) כתיבת משוואה כימית מאוזנת, (2) קביעת הריאקטנט המגביל, (3) חישוב המולים של הריאקטנט המגביל, (4) שימוש ביחס המולים מהמשוואה המאוזנת כדי לחשב מולים של מוצר, (5) המרת מולים של מוצר למשקל באמצעות המשקל המולקולרי.
מה שנחשב ל"תשואה טובה" תלוי בתגובה הספציפית ובהקשר:
עבור סינתזות מורכבות עם הרבה שלבים, תשואות נמוכות עשויות להיות מקובלות, בעוד שתהליכים תעשייתיים בדרך כלל שואפים לתשואות גבוהות מאוד מסיבות כלכליות.
אסטרטגיות לשיפור תשואה אחוזית כוללות:
בהגדרות תעשייתיות, תשואה אחוזית משפיעה ישירות על עלויות ייצור, ניצול משאבים, ייצור פסולת וכלכלה כללית של התהליך. אפילו שיפורים קטנים בתשואה אחוזית יכולים להתבטא בחיסכון משמעותי בעלויות כאשר פועלים בקנה מידה גדול.
עקרונות הכימיה הירוקה מדגישים את מקסום היעילות של תגובות ומזעור פסולת. תשואות אחוזיות גבוהות תורמות למספר מטרות של כימיה ירוקה על ידי הפחתת צריכת משאבים, הפחתת ייצור פסולת ושיפור כלכלת אטומים.
תשואה אחוזית מודדת כמה מהמוצר התיאורטי הושג בפועל, בעוד שכלכלת אטומים מודדת מה אחוז האטומים מהריאקטנטים מגיע למוצר הרצוי. כלכלת אטומים מחושבת כ-(משקל מולקולרי של המוצר הרצוי/משקל מולקולרי כולל של הריאקטנטים) × 100% וממוקדת בעיצוב התגובה ולא בביצוע ניסיוני.
עקוב אחרי כללי המספרים המשמעותיים הסטנדרטיים: התוצאה צריכה להיות באותו מספר של מספרים משמעותיים כמו המדידה עם המספר הקטן ביותר של מספרים משמעותיים. עבור חישובי תשואה אחוזית, זה בדרך כלל אומר שהתוצאה צריכה להיות באותו מספר של מספרים משמעותיים כמו התשואה בפועל או התיאורטית, מה שיש לו פחות מספרים משמעותיים.
בראון, ט. ל., למאי, ה. א., בורסטן, ב. א., מרפי, צ. ג., וודוורד, פ. מ., & סטולצ'פוס, מ. ו. (2017). כימיה: המדע המרכזי (מהדורה 14). פירסון.
וויטן, ק. ו., דייוויס, ר. א., פק, מ. ל., & סטנלי, ג. ג. (2013). כימיה (מהדורה 10). קנג'ייג' למידה.
טרו, נ. ג. (2020). כימיה: גישה מולקולרית (מהדורה 5). פירסון.
אנסטס, פ. ט., & וורנר, ג. ק. (1998). כימיה ירוקה: תיאוריה ומעשה. הוצאת אוקספורד.
החברה הכימית האמריקאית. (2022). "תשואה אחוזית." כימיה ליבר טקסט. https://chem.libretexts.org/Bookshelves/Introductory_Chemistry/Book%3A_Introductory_Chemistry_(CK-12)/12%3A_Stoichiometry/12.04%3A_Percent_Yield
החברה המלכותית לכימיה. (2022). "חישובי תשואה." למד כימיה. https://edu.rsc.org/resources/yield-calculations/1426.article
שלדון, ר. א. (2017). גורם E 25 שנים לאחר מכן: עליית הכימיה הירוקה והקיימות. כימיה ירוקה, 19(1), 18-43. https://doi.org/10.1039/C6GC02157C
נסה את המחשבון לתשואה אחוזית שלנו היום כדי לקבוע במהירות ובדיוק את היעילות של התגובות הכימיות שלך. בין אם אתה סטודנט, חוקר או מקצוען בתעשייה, כלי זה יעזור לך לנתח את התוצאות הניסיוניות שלך בדיוק ובקלות.
גלה עוד כלים שעשויים להיות שימושיים עבור זרימת העבודה שלך