Kalkulator postotka prinosa - Mjerenje učinkovitosti kemijske reakcije

Što je kalkulator postotnog prinosa?

Kalkulator postotnog prinosa uspoređuje stvarni prinos kemijske reakcije s njezinim teorijskim prinosom i rezultat izražava kao postotak. Postotni prinos pokazuje koliko je proizvoda reakcija stvarno proizvela u usporedbi s najvećom količinom predviđenom stehiometrijom.

Formula za postotni prinos

Postotni prinos jednak je stvarnom prinosu podijeljenom s teorijskim prinosom, pomnoženom s 100:

$\text{Stvarni prinos} = \frac{\text{Teorijski prinos}}{\text{Teorijski prinos}} \times 100\%$

• Stvarni prinos masa je proizvoda prikupljenog nakon reakcije i pročišćavanja, koja se obično mjeri u gramima.
• Teorijski prinos najveća je masa proizvoda koju reakcija može stvoriti, izračunata iz izjednačene jednadžbe i ograničavajućeg reaktanta (reaktanta koji se prvi potroši).

Kalkulator na ovoj stranici ažurira rezultat čim se unesu obje vrijednosti. Nije potrebno pritisnuti nijedan gumb, a gumb Reset briše oba polja.

Oba polja za unos označena su u gramima. Jedinica ne mijenja rezultat, pod uvjetom da obje vrijednosti upotrebljavaju istu jedinicu. Jedinice se poništavaju pri dijeljenju, pa je postotak isti bez obzira na to jesu li mase izražene u gramima, kilogramima ili molovima.

Kako izračunati postotni prinos

1. Izjednačite kemijsku jednadžbu reakcije.
2. Odredite ograničavajući reaktant.
3. Stehiometrijom izračunajte teorijski prinos iz ograničavajućeg reaktanta.
4. Izvažite osušeni, pročišćeni proizvod kako biste odredili stvarni prinos.
5. Podijelite stvarni prinos s teorijskim prinosom i pomnožite s 100.

Primjer izračuna

Primjer 1: Sinteza aspirina

Učenik koji sintetizira aspirin izračunava teorijski prinos od 5,42 g. Nakon pročišćavanja učenik prikuplja 4,65 g osušenog proizvoda.

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

Primjer 2: Proizvodnja amonijaka

Postrojenje koje primjenjuje Haberov proces ima dovoljno dušika i vodika za teorijski prinos od 850 kg amonijaka. Postrojenje stvarno proizvodi 765 kg.

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

Obje su mase ovdje izražene u kilogramima. Unos vrijednosti 765 i 850 u kalkulator daje isti rezultat 90,00 % jer se jedinice poništavaju.

Primjer 3: Sinteza s malim prinosom

Višestupanjska sinteza ima teorijski prinos od 2,75 g. Nakon pročišćavanja izolirano je samo 0,82 g čistog proizvoda.

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

Zašto je postotni prinos obično manji od 100 %

Postotni prinos gotovo je uvijek manji od 100 % zbog gubitaka koji nastaju tijekom stvarne reakcije:

• Neke se molekule reaktanta ne pretvore potpuno.
• Sporednim reakcijama nastaju neželjeni nusproizvodi umjesto ciljanog proizvoda.
• Proizvod se gubi tijekom filtracije, prekristalizacije ili prijenosa između spremnika.
• Vaga koja se upotrebljava za vaganje proizvoda ima malu mjernu pogrešku.
• Reverzibilne reakcije zaustavljaju se prije nego što se svi reaktanti pretvore u proizvod.

Prinos od 100 % značio bi da se svaka molekula reaktanta pretvorila u čisti proizvod bez gubitaka. To se rijetko događa izvan jednostavnih, dobro optimiranih reakcija.

Može li postotni prinos biti veći od 100 %?

Čisti proizvod ne može težiti više od teorijskog maksimuma, pa stvarni postotni prinos ostaje na 100 % ili ispod te vrijednosti. Kalkulator ipak prikazuje vrijednost veću od 100 % kada je uneseni stvarni prinos veći od teorijskog prinosa jer je dijeljenje aritmetički valjano. U laboratoriju taj rezultat znači da izvagani uzorak sadrži nešto osim čistog proizvoda, primjerice ostatak otapala, neizreagirani početni materijal ili vlagu apsorbiranu iz zraka. Dodatnim sušenjem uzorka i ponovnim vaganjem vrijednost se obično vraća ispod 100 %.

Nulte, negativne i nevažeće vrijednosti

• Ako je stvarni prinos 0, postotni prinos iznosi 0 %.
• Teorijski prinos mora biti veći od nule. Kalkulator ne prikazuje rezultat ako je teorijski prinos jednak nuli ili negativan te objašnjava razlog, jer dijeljenje nulom nije definirano.
• Stvarni prinos ne može biti negativan. Negativan unos odbija se i umjesto rezultata prikazuje se poruka.
• Ako je bilo koje polje prazno, kalkulator ne prikazuje rezultat i čeka unos obje vrijednosti.

Često postavljana pitanja

Što je postotni prinos u kemiji?

Postotni prinos omjer je stvarnog prinosa i teorijskog prinosa, izražen kao postotak. Pokazuje koliko je od najveće moguće količine proizvoda reakcija stvarno proizvela.

Koliki je dobar postotni prinos?

Ovisi o reakciji. Jednostavne reakcije u jednom koraku često dosežu od 85 % do 95 %. Višestupanjske organske sinteze obično se kreću između 40 % i 70 % jer se proizvod gubi u svakom koraku.

Zašto je moj postotni prinos veći od 100 %?

Proizvod vjerojatno nije čist. Uobičajeni su uzroci ostatak otapala, neizreagirani početni materijal ili vlaga apsorbirana iz zraka. Čisti proizvod ne može imati postotni prinos veći od 100 %. Pogreška u teorijskom prinosu, primjerice upotreba pogrešnog ograničavajućeg reaktanta, također može povećati vrijednost iznad 100 %.

Koja je razlika između stvarnog i teorijskog prinosa?

Stvarni prinos količina je proizvoda izmjerena nakon reakcije i pročišćavanja. Teorijski prinos najveća je količina predviđena izjednačenom jednadžbom, uz pretpostavku da se svaki reaktant pretvara u proizvod bez gubitaka.

Kako se izračunava teorijski prinos?

Teorijski prinos dobiva se iz izjednačene kemijske jednadžbe. Masa ograničavajućeg reaktanta pretvara se u množinu tvari, zatim u množinu tvari proizvoda upotrebom omjera množina iz jednadžbe, a potom u grame upotrebom molarne mase proizvoda.

Koja je razlika između postotnog prinosa i atomske ekonomičnosti?

Postotni prinos uspoređuje stvarnu masu proizvoda iz jednog eksperimenta s teorijskim maksimumom za taj eksperiment. Atomska ekonomičnost uspoređuje masu željenog proizvoda s ukupnom masom svih reaktanata u izjednačenoj jednadžbi i mjeri koliko je sama reakcija učinkovita, neovisno o gubicima tijekom rukovanja i pročišćavanja.