Apskaičiuokite cheminių reakcijų procentinį derlių, palygindami faktinį derlių su teoriniu derliumi. Būtina chemijos laboratorijose, tyrimuose ir švietime, siekiant nustatyti reakcijos efektyvumą.
Ši skaičiuoklė nustato procentinę išeigą cheminėje reakcijoje, palygindama faktinę išeigą su teorine išeiga. Įveskite savo vertes žemiau ir spustelėkite 'Skaičiuoti', kad pamatytumėte rezultatą.
Išėjimo procento skaičiuoklė yra esminis įrankis chemijoje, kuris nustato cheminės reakcijos efektyvumą, palygindamas gautą faktinį produktą (faktinis išėjimas) su maksimaliu kiekiu, kuris teoriškai galėtų būti pagamintas (teorinis išėjimas). Ši pagrindinė skaičiavimo procedūra padeda chemikams, studentams ir tyrėjams įvertinti reakcijos efektyvumą, identifikuoti galimas problemas eksperimentinėse procedūrose ir optimizuoti reakcijos sąlygas. Nesvarbu, ar atliekate laboratorinį eksperimentą, ar didinate cheminį procesą pramoninei gamybai, ar mokotės chemijos egzaminui, supratimas ir išėjimo procento skaičiavimas yra būtinas tiksliam cheminiam analizei ir proceso tobulinimui.
Išėjimo procentas išreiškiamas procentais ir skaičiuojamas naudojant formulę: (Faktinis išėjimas / Teorinis išėjimas) × 100. Šis paprastas, tačiau galingas skaičiavimas suteikia vertingų įžvalgų apie reakcijos efektyvumą ir padeda identifikuoti veiksnius, kurie gali turėti įtakos jūsų cheminiams procesams.
Cheminės reakcijos išėjimo procentas skaičiuojamas naudojant šią formulę:
Kur:
Rezultatas išreiškiamas procentais, atspindinčiais cheminės reakcijos efektyvumą.
Faktinis išėjimas yra išmatuotas produkto masės kiekis, gautas baigus cheminę reakciją ir atlikus reikalingas valymo procedūras, tokias kaip filtracija, kristalizacija ar distiliacija. Ši vertė nustatoma eksperimentiniu būdu, sveriant galutinį produktą.
Teorinis išėjimas apskaičiuojamas remiantis subalansuota cheminės reakcijos lygtimi ir ribojančio reagento kiekiu. Jis atspindi maksimalų galimą produkto kiekį, kuris galėtų būti pagamintas, jei reakcija vyktų 100% efektyvumu ir nebūtų prarasta produkto per izoliaciją ir valymą.
Išėjimo procentas teikia reakcijos efektyvumo matą. 100% išėjimo procentas rodo tobulą reakciją, kur visos ribojančio reagento dalys buvo paverstos produktu ir sėkmingai izoliuotos. Praktikoje išėjimo procentai dažnai būna mažesni nei 100% dėl įvairių veiksnių, įskaitant:
Kai kuriais atvejais galite apskaičiuoti išėjimo procentą, kuris viršija 100%, kas teoriškai neturėtų būti įmanoma. Tai paprastai rodo:
Mūsų išėjimo procento skaičiuoklė sukurta taip, kad būtų paprasta ir patogi naudoti. Sekite šiuos žingsnius, kad apskaičiuotumėte savo cheminės reakcijos išėjimo procentą:
Skaičiuoklė atlieka šiuos validacijos veiksmus jūsų įvestims:
Jei aptinkamos neteisingos įvestys, klaidos pranešimas padės jums ištaisyti problemą prieš tęsiant skaičiavimą.
Išėjimo procento skaičiavimai plačiai naudojami įvairiose chemijos disciplinose ir taikymuose:
Akademinėse ir tyrimų laboratorijose išėjimo procento skaičiavimai yra būtini:
Pavyzdys: Tyrėjas, sintetizuojantis naują farmacijos junginį, gali apskaičiuoti išėjimo procentą, kad nustatytų, ar jų sintetinė kelias yra pakankamai efektyvus potencialiam didinimui.
Cheminėje gamyboje išėjimo procentas tiesiogiai veikia:
Pavyzdys: Cheminė gamykla, gaminanti trąšas, atidžiai stebės išėjimo procentą, kad maksimaliai padidintų gamybos efektyvumą ir sumažintų žaliavų kaštus.
Vaistų plėtros ir gamybos srityje išėjimo procentas yra kritiškai svarbus:
Pavyzdys: Farmacijos įmonė, kuri kuria naują antibiotiką, naudotų išėjimo procento skaičiavimus, kad nustatytų efektyviausią sintetinį kelią prieš didinant iki komercinės gamybos.
Chemijos švietime išėjimo procento skaičiavimai padeda studentams:
Pavyzdys: Studentas, atliekantis aspirino sintezę organinės chemijos laboratorijoje, apskaičiuotų išėjimo procentą, kad įvertintų savo eksperimentinę techniką ir suprastų veiksnius, turinčius įtakos reakcijos efektyvumui.
Aplinkos taikymuose išėjimo procentas padeda:
Pavyzdys: Aplinkos inžinieriai, kuriantys procesą, kad pašalintų sunkiuosius metalus iš nuotekų, naudotų išėjimo procentą, kad optimizuotų savo nuosėdų reakcijų efektyvumą.
Nors išėjimo procentas yra dažniausiai naudojamas reakcijos efektyvumo matas, yra susijusių skaičiavimų, kurie suteikia papildomų įžvalgų:
Atomo ekonomika matuoja reakcijos efektyvumą atsižvelgiant į naudojamus atomus:
Šis skaičiavimas ypač svarbus žaliajai chemijai, nes padeda identifikuoti reakcijas, kurios minimalizuoja atliekas molekulinio lygio.
Kartais išreiškiamas tiesiog kaip produkto masė arba moliai, be palyginimo su teoriniu maksimumu.
Gali reikšti izoliuotą išėjimą (po valymo) arba žaliavinį išėjimą (prieš valymą).
Palygina reakcijos išėjimą su standartu arba referencine reakcija.
Matuoja cheminio proceso aplinkos poveikį:
Mažesni E-faktoriai rodo aplinkai draugiškesnius procesus.
Išėjimo procento sąvoka vystėsi kartu su modernios chemijos raida:
Stoichiometrijos pagrindai, kurie sudaro išėjimo procento skaičiavimo pagrindą, buvo nustatyti tokių mokslininkų kaip Jeremias Benjamin Richter ir John Dalton vėlyvųjų 18 ir ankstyvųjų 19 amžių. Richterio darbas apie ekvivalentinius svorius ir Daltono atomų teorija suteikė teorinį pagrindą kiekybiškai suprasti chemines reakcijas.
Kai chemija tapo kiekybine 19 amžiuje, tapo akivaizdu, kad reikia standartizuoti reakcijos efektyvumo matavimus. Išsivysčiusios analitinės svarstyklės su pagerinta tikslumu leido tiksliau nustatyti išėjimus.
Su cheminės pramonės augimu vėlyvųjų 19 ir ankstyvųjų 20 amžių, išėjimo procentas tapo esmine ekonomine svarba. Tokios įmonės kaip BASF, Dow Chemical ir DuPont pasikliaudavo optimizuodamos reakcijos išėjimus, kad išlaikytų konkurencinį pranašumą.
Išėjimo procento sąvoka buvo integruota į platesnius rėmus, tokius kaip žalia chemija ir proceso intensyvinimas. Modernūs kompiuteriniai įrankiai leido sudėtingesnius požiūrius į reakcijos išėjimų prognozavimą ir optimizavimą prieš atliekant eksperimentus.
Šiandien išėjimo procentas išlieka pagrindiniu skaičiavimu chemijoje, su taikymu, besitęsiančiu iki naujų sričių, tokių kaip nanotechnologijos, medžiagų mokslas ir biotechnologija.
Laboratorinėje aspirino (acetilsalicilo rūgšties) sintezėje iš salicilo rūgšties ir acetilo anhidrido:
Tai laikoma geru išėjimu organinėje sintezėje su valymo etapais.
Haber procese amoniako gamyboje:
Šiuolaikinės pramoninės amoniako gamyklos paprastai pasiekia 88-95% išėjimus.
Iššūkių keliantis daugiapakopis organinės sintezės procesas:
Šis mažesnis išėjimas gali būti priimtinas sudėtingiems molekulėms ar reakcijoms su daugeliu etapų.
Čia pateikiami pavyzdžiai įvairiose programavimo kalbose, skirtos išėjimo procentui apskaičiuoti:
1def calculate_percent_yield(actual_yield, theoretical_yield):
2 """
3 Apskaičiuoja cheminės reakcijos išėjimo procentą.
4
5 Parametrai:
6 actual_yield (float): Išmatuotas išėjimas gramais
7 theoretical_yield (float): Apskaičiuotas teorinis išėjimas gramais
8
9 Grąžina:
10 float: Išėjimo procentas kaip procentas
11 """
12 if theoretical_yield <= 0:
13 raise ValueError("Teorinis išėjimas turi būti didesnis už nulį")
14 if actual_yield < 0:
15 raise ValueError("Faktinis išėjimas negali būti neigiamas")
16
17 percent_yield = (actual_yield / theoretical_yield) * 100
18 return percent_yield
19
20# Pavyzdžio naudojimas:
21actual = 4.65
22theoretical = 5.42
23try:
24 result = calculate_percent_yield(actual, theoretical)
25 print(f"Išėjimo procentas: {result:.2f}%")
26except ValueError as e:
27 print(f"Klaida: {e}")
281function calculatePercentYield(actualYield, theoreticalYield) {
2 // Įvesties validacija
3 if (theoreticalYield <= 0) {
4 throw new Error("Teorinis išėjimas turi būti didesnis už nulį");
5 }
6 if (actualYield < 0) {
7 throw new Error("Faktinis išėjimas negali būti neigiamas");
8 }
9
10 // Apskaičiuoti išėjimo procentą
11 const percentYield = (actualYield / theoreticalYield) * 100;
12 return percentYield;
13}
14
15// Pavyzdžio naudojimas:
16try {
17 const actual = 4.65;
18 const theoretical = 5.42;
19 const result = calculatePercentYield(actual, theoretical);
20 console.log(`Išėjimo procentas: ${result.toFixed(2)}%`);
21} catch (error) {
22 console.error(`Klaida: ${error.message}`);
23}
241public class PercentYieldCalculator {
2 /**
3 * Apskaičiuoja cheminės reakcijos išėjimo procentą.
4 *
5 * @param actualYield Išmatuotas išėjimas gramais
6 * @param theoreticalYield Apskaičiuotas teorinis išėjimas gramais
7 * @return Išėjimo procentas kaip procentas
8 * @throws IllegalArgumentException jei įvestys neteisingos
9 */
10 public static double calculatePercentYield(double actualYield, double theoreticalYield) {
11 // Įvesties validacija
12 if (theoreticalYield <= 0) {
13 throw new IllegalArgumentException("Teorinis išėjimas turi būti didesnis už nulį");
14 }
15 if (actualYield < 0) {
16 throw new IllegalArgumentException("Faktinis išėjimas negali būti neigiamas");
17 }
18
19 // Apskaičiuoti išėjimo procentą
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("Išėjimo procentas: %.2f%%\n", result);
30 } catch (IllegalArgumentException e) {
31 System.err.println("Klaida: " + e.getMessage());
32 }
33 }
34}
351' Excel formulė išėjimo procentui
2=IF(B2<=0,"Klaida: Teorinis išėjimas turi būti didesnis už nulį",IF(A2<0,"Klaida: Faktinis išėjimas negali būti neigiamas",(A2/B2)*100))
3
4' Kur:
5' A2 yra faktinis išėjimas
6' B2 yra teorinis išėjimas
71calculate_percent_yield <- function(actual_yield, theoretical_yield) {
2 # Įvesties validacija
3 if (theoretical_yield <= 0) {
4 stop("Teorinis išėjimas turi būti didesnis už nulį")
5 }
6 if (actual_yield < 0) {
7 stop("Faktinis išėjimas negali būti neigiamas")
8 }
9
10 # Apskaičiuoti išėjimo procentą
11 percent_yield <- (actual_yield / theoretical_yield) * 100
12 return(percent_yield)
13}
14
15# Pavyzdžio naudojimas:
16actual <- 4.65
17theoretical <- 5.42
18tryCatch({
19 result <- calculate_percent_yield(actual, theoretical)
20 cat(sprintf("Išėjimo procentas: %.2f%%\n", result))
21}, error = function(e) {
22 cat(sprintf("Klaida: %s\n", e$message))
23})
24Išėjimo procentas yra reakcijos efektyvumo matas, kuris palygina faktinį gauto produkto kiekį su teoriškai maksimaliu pagamintu kiekiu. Jis skaičiuojamas kaip (Faktinis išėjimas / Teorinis išėjimas) × 100 ir išreiškiamas procentais.
Išėjimo procentai, mažesni nei 100%, yra dažni ir gali būti sukelti kelių veiksnių, įskaitant nebaigtas reakcijas, šonines reakcijas, kurios sukelia nepageidaujamus produktus, praradimą per valymo etapus (filtracija, kristalizacija ir kt.), matavimo klaidas ar pusiausvyros apribojimus.
Teoriškai išėjimo procentas neturėtų viršyti 100%, nes negalite pagaminti daugiau produkto nei teorinis maksimumas. Tačiau kartais pranešami išėjimo procentai, didesni nei 100%, dėl eksperimentinių klaidų, priemaišų produkte, neteisingo ribojančio reagento identifikavimo ar likutinio tirpiklio produkto.
Teorinis išėjimas apskaičiuojamas remiantis subalansuota cheminės reakcijos lygtimi ir ribojančio reagento kiekiu. Žingsniai apima: (1) Parašykite subalansuotą cheminę lygtį, (2) Nustatykite ribojantį reagentą, (3) Apskaičiuokite ribojančio reagento molius, (4) Naudokite molių santykį iš subalansuotos lygties, kad apskaičiuotumėte produkto molius, (5) Paverskite produkto molius į masę, naudodami molekulinę masę.
Ką laikyti „geru“ išėjimu, priklauso nuo konkrečios reakcijos ir konteksto:
Sudėtingoms daugiapakopėms sintezėms mažesni išėjimai gali būti priimtini, tuo tarpu pramoniniai procesai paprastai siekia labai aukštų išėjimų ekonominiais sumetimais.
Strategijos, kaip pagerinti išėjimo procentą, apima:
Pramoninėse aplinkose išėjimo procentas tiesiogiai veikia gamybos kaštus, išteklių naudojimą, atliekų generavimą ir bendrą proceso ekonomiką. Net maži išėjimo procento patobulinimai gali turėti didelę įtaką, kai veikiama dideliais mastais.
Žaliosios chemijos principai pabrėžia maksimalų reakcijos efektyvumą ir atliekų minimizavimą. Aukšti išėjimo procentai prisideda prie kelių žaliųjų chemijos tikslų, sumažindami išteklių suvartojimą, sumažindami atliekų generavimą ir gerindami atomo ekonomiką.
Išėjimo procentas matuoja, kiek teorinio produkto buvo iš tikrųjų gauta, o atomo ekonomika matuoja, kokia dalis reagentų atomų patenka į norimą produktą. Atomo ekonomika apskaičiuojama kaip (norimo produkto molekulinė masė / bendroji reagentų molekulinė masė) × 100% ir sutelkiama į reakcijos dizainą, o ne į eksperimentinę vykdymą.
Laikykitės standartinių reikšmingų figūrų taisyklių: rezultatas turėtų turėti tiek pat reikšmingų figūrų, kiek matavimas, turintis mažiausiai reikšmingų figūrų. Išėjimo procento skaičiavimams tai paprastai reiškia, kad rezultatas turėtų turėti tiek pat reikšmingų figūrų, kiek faktinis arba teorinis išėjimas, kuris turi mažiau.
Brown, T. L., LeMay, H. E., Bursten, B. E., Murphy, C. J., Woodward, P. M., & Stoltzfus, M. W. (2017). Chemija: Centrinė mokslas (14-asis leidimas). Pearson.
Whitten, K. W., Davis, R. E., Peck, M. L., & Stanley, G. G. (2013). Chemija (10-asis leidimas). Cengage Learning.
Tro, N. J. (2020). Chemija: Molekulinis požiūris (5-asis leidimas). Pearson.
Anastas, P. T., & Warner, J. C. (1998). Žalia chemija: teorija ir praktika. Oxford University Press.
Amerikos chemijos draugija. (2022). "Išėjimo procentas." Chemijos LibreTexts. https://chem.libretexts.org/Bookshelves/Introductory_Chemistry/Book%3A_Introductory_Chemistry_(CK-12)/12%3A_Stoichiometry/12.04%3A_Percent_Yield
Karališkoji chemijos draugija. (2022). "Išėjimo skaičiavimai." Chemijos mokymasis. https://edu.rsc.org/resources/yield-calculations/1426.article
Sheldon, R. A. (2017). E faktorius 25 metus: žaliųjų chemijos ir tvarumo augimas. Žalia chemija, 19(1), 18-43. https://doi.org/10.1039/C6GC02157C
Išbandykite mūsų išėjimo procento skaičiuoklę šiandien, kad greitai ir tiksliai nustatytumėte savo chemines reakcijas efektyvumą. Nesvarbu, ar esate studentas, tyrėjas ar pramonės profesionalas, šis įrankis padės jums analizuoti savo eksperimentinius rezultatus tiksliai ir lengvai.
Raskite daugiau įrankių, kurie gali būti naudingi jūsų darbo eiga.