Procentinio Išeigos Skaičiuotuvas - Matuokite Cheminės Reakcijos Efektyvumą

Kas yra procentinės išeigos skaičiuotuvas?

Procentinės išeigos skaičiuotuvas palygina faktinę cheminės reakcijos išeigą su teorine išeiga ir išreiškia rezultatą procentais. Procentinė išeiga parodo, kiek produkto reakcija iš tikrųjų pagamino, palyginti su didžiausiu stechiometrijos numatytu kiekiu.

Procentinės išeigos formulė

Procentinė išeiga lygi faktinei išeigai, padalytai iš teorinės išeigos ir padaugintai iš 100:

$\text{Procentinė išeiga} = \frac{\text{Faktinė išeiga}}{\text{Teorinė išeiga}} \times 100\%$

• Faktinė išeiga – tai po reakcijos ir gryninimo surinkto produkto masė, paprastai matuojama gramais.
• Teorinė išeiga – tai didžiausia produkto masė, kurią gali sudaryti reakcija; ji apskaičiuojama pagal subalansuotą lygtį ir ribojantįjį reagentą (reagentą, kuris pirmas sunaudojamas).

Šiame puslapyje esantis skaičiuotuvas atnaujina rezultatą iškart, kai įvedamos abi reikšmės. Nereikia spausti jokio mygtuko, o mygtukas „Atkurti“ išvalo abu laukus.

Abu įvesties laukai pažymėti gramais. Vienetas nekeičia atsakymo, jei abi reikšmės išreikštos tuo pačiu vienetu. Dalybos metu vienetai sutrumpėja, todėl procentas yra toks pats, nesvarbu, ar masės nurodytos gramais, kilogramais, ar moliais.

Kaip apskaičiuoti procentinę išeigą

1. Subalansuokite cheminę reakcijos lygtį.
2. Nustatykite ribojantįjį reagentą.
3. Naudodami stechiometriją, pagal ribojantįjį reagentą apskaičiuokite teorinę išeigą.
4. Pasverkite išdžiovintą ir išgrynintą produktą, kad nustatytumėte faktinę išeigą.
5. Padalykite faktinę išeigą iš teorinės išeigos ir padauginkite iš 100.

Skaičiavimo pavyzdys

Pavyzdys 1: aspirino sintezė

Aspiriną sintetinantis studentas apskaičiuoja, kad teorinė išeiga yra 5,42 g. Po gryninimo studentas surenka 4,65 g išdžiovinto produkto.

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

Pavyzdys 2: amoniako gamyba

Haberio procesą naudojančioje gamykloje yra pakankamai azoto ir vandenilio, kad teorinė amoniako išeiga būtų 850 kg. Gamykla iš tikrųjų pagamina 765 kg.

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

Čia abi masės nurodytos kilogramais. Į skaičiuotuvą įvedus 765 ir 850, gaunama ta pati 90,00 % reikšmė, nes vienetai sutrumpėja.

Pavyzdys 3: mažos išeigos sintezė

Daugiapakopės sintezės teorinė išeiga yra 2,75 g. Po gryninimo išskiriama tik 0,82 g gryno produkto.

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

Kodėl procentinė išeiga paprastai nesiekia 100 %

Procentinė išeiga beveik visada nesiekia 100 % dėl nuostolių, patiriamų vykstant realiai reakcijai:

• Kai kurios reagento molekulės nesureaguoja visiškai.
• Dėl šalutinių reakcijų susidaro nepageidaujami produktai, o ne tikslinis produktas.
• Produktas prarandamas filtruojant, perkristalinant arba perkeliant jį iš vieno indo į kitą.
• Produktui sverti naudojamos svarstyklės turi nedidelę matavimo paklaidą.
• Grįžtamosios reakcijos sustoja anksčiau, nei visi reagentai virsta produktu.

100 % išeiga reikštų, kad kiekviena reagento molekulė virto grynu produktu ir nebuvo jokių nuostolių. Taip retai nutinka, išskyrus paprastas, gerai optimizuotas reakcijas.

Ar procentinė išeiga gali viršyti 100 %?

Grynas produktas negali sverti daugiau už teorinį maksimumą, todėl tikroji procentinė išeiga išlieka ne didesnė kaip 100 %. Vis dėlto skaičiuotuvas pateikia didesnę nei 100 % reikšmę, kai įvesta faktinė išeiga yra didesnė už teorinę išeigą, nes dalyba aritmetiškai yra tinkama. Laboratorijoje tai reiškia, kad pasvertame mėginyje yra ne tik gryno produkto, pavyzdžiui, likusio tirpiklio, nesureagavusios pradinės medžiagos arba iš oro sugertos drėgmės. Papildomai išdžiovinus mėginį ir jį vėl pasvėrus, reikšmė paprastai tampa mažesnė nei 100 %.

Nulinės, neigiamos ir netinkamos reikšmės

• Jei faktinė išeiga yra 0, procentinė išeiga yra 0 %.
• Teorinė išeiga turi būti didesnė už nulį. Jei teorinė išeiga lygi nuliui arba yra neigiama, skaičiuotuvas nerodo rezultato ir paaiškina priežastį, nes dalyba iš nulio yra neapibrėžta.
• Faktinė išeiga negali būti neigiama. Neigiama įvesties reikšmė atmetama ir vietoj rezultato parodomas pranešimas.
• Jei kuris nors laukas tuščias, skaičiuotuvas nerodo rezultato ir laukia, kol bus įvestos abi reikšmės.

Dažnai užduodami klausimai

Kas yra procentinė išeiga chemijoje?

Procentinė išeiga – tai faktinės išeigos ir teorinės išeigos santykis, išreikštas procentais. Ji parodo, kiek didžiausio galimo produkto kiekio iš tikrųjų pagamino reakcija.

Kokia procentinė išeiga laikoma gera?

Tai priklauso nuo reakcijos. Atliekant paprastas vieno etapo reakcijas, dažnai pasiekiama nuo 85 % iki 95 % išeiga. Daugiapakopių organinių sintezių išeiga paprastai būna nuo 40 % iki 70 %, nes kiekviename etape prarandama dalis produkto.

Kodėl mano procentinė išeiga viršija 100 %?

Tikriausiai produktas nėra grynas. Dažniausios priežastys yra likęs tirpiklis, nesureagavusi pradinė medžiaga arba iš oro sugerta drėgmė. Gryno produkto procentinė išeiga negali viršyti 100 %. Reikšmę virš 100 % taip pat gali lemti teorinės išeigos apskaičiavimo klaida, pavyzdžiui, pasirinktas netinkamas ribojantysis reagentas.

Kuo skiriasi faktinė ir teorinė išeiga?

Faktinė išeiga – tai po reakcijos ir gryninimo išmatuotas produkto kiekis. Teorinė išeiga – tai didžiausias kiekis, numatytas pagal subalansuotą lygtį, darant prielaidą, kad visi reagentai be nuostolių virsta produktu.

Kaip apskaičiuojama teorinė išeiga?

Teorinė išeiga nustatoma pagal subalansuotą cheminę lygtį. Ribojančiojo reagento masė perskaičiuojama į molius, tada, naudojant lygties molinį santykį, apskaičiuojamas produkto molių skaičius, o galiausiai pagal produkto molinę masę – jo masė gramais.

Kuo skiriasi procentinė išeiga ir atomų ekonomija?

Procentinė išeiga palygina per vieną eksperimentą gautą faktinę produkto masę su teoriniu to eksperimento maksimumu. Atomų ekonomija palygina pageidaujamo produkto masę su bendra visų subalansuotoje lygtyje esančių reagentų mase ir parodo, kiek efektyvi yra pati reakcija, neįskaitant nuostolių tvarkant medžiagas ir jas gryninant.