Aprēķiniet ķīmisko reakciju procentuālo ražošanu, salīdzinot faktisko ražošanu ar teorētisko ražošanu. Būtiski ķīmijas laboratorijām, pētījumiem un izglītībai, lai noteiktu reakcijas efektivitāti.
Šis kalkulators nosaka procentu iegūšanu ķīmiskajā reakcijā, salīdzinot faktiskos ieguvumus ar teorētiskajiem ieguvumiem. Ievadiet savas vērtības zemāk un noklikšķiniet uz 'Aprēķināt', lai redzētu rezultātu.
Procentuālā ieguvuma kalkulators ir būtisks rīks ķīmijā, kas nosaka ķīmiskās reakcijas efektivitāti, salīdzinot faktisko iegūto produktu daudzumu (faktiskais ieguvums) ar maksimālo daudzumu, kas teorētiski varētu tikt ražots (teorētiskais ieguvums). Šis pamata aprēķins palīdz ķīmiķiem, studentiem un pētniekiem novērtēt reakciju efektivitāti, identificēt potenciālās problēmas eksperimentālajās procedūrās un optimizēt reakcijas apstākļus. Neatkarīgi no tā, vai veicat laboratorijas eksperimentu, palielināt ķīmisko procesu ražošanu rūpnieciskai ražošanai vai mācāties ķīmijas eksāmenam, sapratne un procentuālā ieguvuma aprēķināšana ir būtiska precīzai ķīmiskajai analīzei un procesu uzlabošanai.
Procentuālais ieguvums tiek izteikts procentos un tiek aprēķināts, izmantojot formulu: (Faktiskais Ieguvums / Teorētiskais Ieguvums) × 100. Šis vienkāršais, bet jaudīgais aprēķins sniedz vērtīgu ieskatu reakciju efektivitātē un palīdz identificēt faktorus, kas var ietekmēt jūsu ķīmiskos procesus.
Procentuālā ieguvuma aprēķins ķīmiskajā reakcijā tiek veikts, izmantojot šādu formulu:
Kur:
Rezultāts tiek izteikts kā procents, kas attēlo ķīmiskās reakcijas efektivitāti.
Faktiskais ieguvums ir izmērītais produkta svars, kas iegūts pēc ķīmiskās reakcijas pabeigšanas un nepieciešamo attīrīšanas posmu veikšanas, piemēram, filtrēšanas, kristalizācijas vai destilācijas. Šo vērtību nosaka eksperimentāli, nosverot gala produktu.
Teorētiskais ieguvums tiek aprēķināts, pamatojoties uz līdzsvaroto ķīmisko vienādojumu un ierobežojošā reaģenta daudzumu. Tas attēlo maksimālo iespējamo produktu daudzumu, kas varētu tikt izveidots, ja reakcija noritētu ar 100% efektivitāti un bez produktu zuduma izolācijas un attīrīšanas laikā.
Procentuālais ieguvums sniedz reakcijas efektivitātes mērījumu. Procentuālais ieguvums 100% apmērā norāda uz perfektu reakciju, kurā viss ierobežojošais reaģents tika pārvērsts produktā un veiksmīgi izolēts. Praksē procentuālie iegūmi parasti ir mazāki par 100% dažādu faktoru dēļ, tostarp:
Dažos gadījumos jūs varat aprēķināt procentuālo iegūmu, kas ir lielāks par 100%, kas teorētiski nedrīkstētu būt iespējams. Tas parasti norāda uz:
Mūsu procentuālā ieguvuma kalkulators ir izstrādāts, lai būtu vienkāršs un lietotājam draudzīgs. Sekojiet šiem soļiem, lai aprēķinātu procentuālo ieguvumu jūsu ķīmiskajā reakcijā:
Kalkulators veic šādas validācijas jūsu ievadēm:
Ja tiek konstatētas nederīgas ievades, kļūdas ziņojums norādīs, kā labot problēmu pirms aprēķina turpināšanas.
Procentuālā ieguvuma aprēķini tiek plaši izmantoti dažādās ķīmijas disciplīnās un pielietojumos:
Akadēmiskajās un pētniecības laboratorijās procentuālā ieguvuma aprēķini ir būtiski:
Piemērs: Pētnieks, kas sintezē jaunu farmaceitisko savienojumu, var aprēķināt procentuālo iegūmu, lai noteiktu, vai viņu sintētiskais ceļš ir pietiekami efektīvs potenciālai palielināšanai.
Ķīmiskajā ražošanā procentuālais ieguvums tieši ietekmē:
Piemērs: Ķīmiskā rūpnīca, kas ražo mēslojumus, rūpīgi uzraudzīs procentuālo iegūmu, lai maksimizētu ražošanas efektivitāti un minimizētu izejvielu izmaksas.
Zāļu izstrādē un ražošanā procentuālais ieguvums ir kritisks:
Piemērs: Farmaceitiskā kompānija, kas izstrādā jaunu antibiotiku, izmantos procentuālo iegūmu aprēķinus, lai noteiktu visefektīvāko sintētisko ceļu pirms palielināšanas līdz komerciālai ražošanai.
Ķīmijas izglītībā procentuālā ieguvuma aprēķini palīdz studentiem:
Piemērs: Students, kas veic aspirīna sintēzi organiskās ķīmijas laboratorijā, aprēķinās procentuālo iegūmu, lai novērtētu savu eksperimentālo tehniku un saprastu faktorus, kas ietekmē reakcijas efektivitāti.
Vides pielietojumos procentuālais ieguvums palīdz:
Piemērs: Vides inženieri, kas izstrādā procesu smago metālu noņemšanai no notekūdeņiem, izmantos procentuālo iegūmu, lai optimizētu savu precipitācijas reakciju efektivitāti.
Lai gan procentuālais ieguvums ir visizplatītākais reakcijas efektivitātes mērījums, ir saistīti aprēķini, kas sniedz papildu ieskatus:
Atom ekonomika mēra reakcijas efektivitāti attiecībā uz izmantotajiem atomiem:
Šis aprēķins ir īpaši svarīgs zaļajā ķīmijā, jo tas palīdz identificēt reakcijas, kas minimizē atkritumus molekulārā līmenī.
Dažreiz izsaka vienkārši kā produkta iegūto masu vai molus, nesalīdzinot ar teorētisko maksimālo.
Var attiekties uz izolēto ieguvumu (pēc attīrīšanas) vai rupjo ieguvumu (pirms attīrīšanas).
Salīdzina reakcijas iegūmu ar standartu vai atsauces reakciju.
Mēra ķīmiskā procesa vides ietekmi:
Zemāki E-faktori norāda uz videi draudzīgākām procedūrām.
Procentuālā ieguvuma koncepts ir attīstījies līdz ar mūsdienu ķīmijas attīstību:
Stohiometrijas pamati, kas veido procentuālā ieguvuma aprēķinu, tika izstrādāti tādiem zinātniekiem kā Jeremias Benjamin Richter un Džons Daltons 18. un 19. gadsimtā. Richter darbs par ekvivalentu svariem un Daltona atomu teorija sniedza teorētisko pamatu, lai kvantitatīvi saprastu ķīmiskās reakcijas.
Kā ķīmija kļuva kvantitatīvāka 19. gadsimtā, kļuva skaidrs, ka ir nepieciešama standartizētu reakcijas efektivitātes mērījumu. Analītisko svari ar uzlabotu precizitāti ļāva veikt precīzākus iegūšanas noteikumus.
Ar ķīmiskās nozares pieaugumu 19. gadsimta beigās un 20. gadsimtā procentuālais ieguvums kļuva par būtisku ekonomisku apsvērumu. Uzņēmumi, piemēram, BASF, Dow Chemical un DuPont, paļāvās uz reakciju iegūšanas optimizāciju, lai saglabātu konkurences priekšrocības.
Procentuālā ieguvuma koncepts ir integrēts plašākās struktūrās, piemēram, zaļajā ķīmijā un procesu intensifikācijā. Mūsdienu skaitļošanas rīki ļāvuši veikt sarežģītākus pieejas reakciju iegūšanas prognozēšanai un optimizācijai pirms eksperimentu veikšanas.
Šodien procentuālais ieguvums joprojām ir pamata aprēķins ķīmijā, ar pielietojumu, kas paplašinās uz jaunām jomām, piemēram, nanotehnoloģijām, materiālu zinātni un biotehnoloģiju.
Laboratorijas sintēzē aspirīna (acetilsalicilskābes) no salicilskābes un etiķskābes anhidrīda:
Tas tiek uzskatīts par labu iegūmu organiskajā sintēzē ar attīrīšanas posmiem.
Haber procesā amonija ražošanā:
Mūsdienu rūpnieciskās amonija rūpnīcas parasti sasniedz iegūmus no 88-95%.
Grūtā daudzsoļu organiskajā sintēzē:
Šis zemais iegūms var būt pieņemams sarežģītiem molekulām vai reakcijām ar daudziem soļiem.
Šeit ir piemēri dažādās programmēšanas valodās, lai aprēķinātu procentuālo iegūmu:
1def calculate_percent_yield(actual_yield, theoretical_yield):
2 """
3 Aprēķina procentuālo iegūmu ķīmiskajā reakcijā.
4
5 Parametri:
6 actual_yield (float): Izmērītā iegūšana gramos
7 theoretical_yield (float): Aprēķinātais teorētiskais iegūšana gramos
8
9 Atgriež:
10 float: Procentuālais iegūms kā procents
11 """
12 if theoretical_yield <= 0:
13 raise ValueError("Teorētiskajam iegūjumam jābūt lielākam par nulli")
14 if actual_yield < 0:
15 raise ValueError("Faktiskajam iegūjumam nevar būt negatīva vērtība")
16
17 percent_yield = (actual_yield / theoretical_yield) * 100
18 return percent_yield
19
20# Piemēra izmantošana:
21actual = 4.65
22theoretical = 5.42
23try:
24 result = calculate_percent_yield(actual, theoretical)
25 print(f"Procentuālais Ieguvums: {result:.2f}%")
26except ValueError as e:
27 print(f"Kļūda: {e}")
281function calculatePercentYield(actualYield, theoreticalYield) {
2 // Ievades validācija
3 if (theoreticalYield <= 0) {
4 throw new Error("Teorētiskajam iegūjumam jābūt lielākam par nulli");
5 }
6 if (actualYield < 0) {
7 throw new Error("Faktiskajam iegūjumam nevar būt negatīva vērtība");
8 }
9
10 // Aprēķina procentuālo iegūmu
11 const percentYield = (actualYield / theoreticalYield) * 100;
12 return percentYield;
13}
14
15// Piemēra izmantošana:
16try {
17 const actual = 4.65;
18 const theoretical = 5.42;
19 const result = calculatePercentYield(actual, theoretical);
20 console.log(`Procentuālais Ieguvums: ${result.toFixed(2)}%`);
21} catch (error) {
22 console.error(`Kļūda: ${error.message}`);
23}
241public class PercentYieldCalculator {
2 /**
3 * Aprēķina procentuālo iegūmu ķīmiskajā reakcijā.
4 *
5 * @param actualYield Izmērītā iegūšana gramos
6 * @param theoreticalYield Aprēķinātais teorētiskais iegūšana gramos
7 * @return Procentuālais iegūms kā procents
8 * @throws IllegalArgumentException, ja ievades ir nederīgas
9 */
10 public static double calculatePercentYield(double actualYield, double theoreticalYield) {
11 // Ievades validācija
12 if (theoreticalYield <= 0) {
13 throw new IllegalArgumentException("Teorētiskajam iegūjumam jābūt lielākam par nulli");
14 }
15 if (actualYield < 0) {
16 throw new IllegalArgumentException("Faktiskajam iegūjumam nevar būt negatīva vērtība");
17 }
18
19 // Aprēķina procentuālo iegūmu
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("Procentuālais Ieguvums: %.2f%%\n", result);
30 } catch (IllegalArgumentException e) {
31 System.err.println("Kļūda: " + e.getMessage());
32 }
33 }
34}
351' Excel formula for percent yield
2=IF(B2<=0,"Kļūda: Teorētiskajam iegūjumam jābūt lielākam par nulli",IF(A2<0,"Kļūda: Faktiskajam iegūjumam nevar būt negatīva vērtība",(A2/B2)*100))
3
4' Kur:
5' A2 satur faktisko iegūmu
6' B2 satur teorētisko iegūmu
71calculate_percent_yield <- function(actual_yield, theoretical_yield) {
2 # Ievades validācija
3 if (theoretical_yield <= 0) {
4 stop("Teorētiskajam iegūjumam jābūt lielākam par nulli")
5 }
6 if (actual_yield < 0) {
7 stop("Faktiskajam iegūjumam nevar būt negatīva vērtība")
8 }
9
10 # Aprēķina procentuālo iegūmu
11 percent_yield <- (actual_yield / theoretical_yield) * 100
12 return(percent_yield)
13}
14
15# Piemēra izmantošana:
16actual <- 4.65
17theoretical <- 5.42
18tryCatch({
19 result <- calculate_percent_yield(actual, theoretical)
20 cat(sprintf("Procentuālais Ieguvums: %.2f%%\n", result))
21}, error = function(e) {
22 cat(sprintf("Kļūda: %s\n", e$message))
23})
24Procentuālais ieguvums ir reakcijas efektivitātes mērījums, kas salīdzina faktisko iegūto produktu daudzumu ar teorētisko maksimālo, kas varētu tikt ražots. To aprēķina kā (Faktiskais Ieguvums / Teorētiskais Ieguvums) × 100 un izsaka procentos.
Procentuālie iegūmi, kas ir zem 100%, ir bieži sastopami un var būt izraisīti dažādu faktoru dēļ, tostarp nepilnīgām reakcijām, blakus reakcijām, kas ražo nevēlamus produktus, zudumiem attīrīšanas posmos (filtrēšana, kristalizācija utt.), mērījumu kļūdām vai līdzsvara ierobežojumiem.
Teorētiski procentuālais ieguvums nedrīkst pārsniegt 100%, jo jūs nevarat ražot vairāk produkta nekā teorētiskais maksimums. Tomēr, procentuālie iegūmi, kas pārsniedz 100%, dažreiz tiek ziņoti, jo eksperimentālas kļūdas, produktā esošās impuritātes, nepareiza ierobežojošā reaģenta identificēšana vai produkts, kas satur atlikušos šķidrumus.
Teorētiskais iegūms tiek aprēķināts, pamatojoties uz līdzsvaroto ķīmisko vienādojumu un ierobežojošā reaģenta daudzumu. Soļi ietver: (1) Uzrakstiet līdzsvarotu ķīmisko vienādojumu, (2) Nosakiet ierobežojošo reaģentu, (3) Aprēķiniet ierobežojošā reaģenta molus, (4) Izmantojiet molu attiecību no līdzsvarotā vienādojuma, lai aprēķinātu produkta molus, (5) Pārvērtiet produkta molus masas, izmantojot molekulāro svaru.
Tas, kas tiek uzskatīts par "labu" iegūmu, ir atkarīgs no konkrētās reakcijas un konteksta:
Sarežģītām daudzsoļu sintēzēm zemāki iegūmi var būt pieņemami, kamēr rūpnieciskie procesi parasti cenšas sasniegt ļoti augstus iegūmus ekonomisku iemeslu dēļ.
Stratēģijas, kā uzlabot procentuālo iegūmu, ietver:
Rūpnieciskajā vidē procentuālais iegūms tieši ietekmē ražošanas izmaksas, resursu izmantošanu, atkritumu ražošanu un vispārējo procesu ekonomiku. Pat nelieli uzlabojumi procentuālajā iegūmā var radīt nozīmīgas izmaksu ietaupījumus, strādājot lielos apjomos.
Zaļās ķīmijas principi uzsver reakcijas efektivitātes maksimizēšanu un atkritumu minimizēšanu. Augsti procentuālie iegūmi veicina vairākus zaļās ķīmijas mērķus, samazinot resursu patēriņu, samazinot atkritumu ražošanu un uzlabojot atomu ekonomiku.
Procentuālais ieguvums mēra to, cik daudz no teorētiskā produkta faktiski tika iegūts, kamēr atomu ekonomika mēra, kādā procentā no reaktantu atomiem nonāk vēlamajā produktā. Atom ekonomika tiek aprēķināta kā (vēlamā produkta molekulārais svars / kopējais reaktantu molekulārais svars) × 100% un koncentrējas uz reakcijas dizainu, nevis eksperimentālo izpildi.
Izmantojiet standarta nozīmīgo figūru noteikšanas noteikumus: rezultātam jābūt ar tādu pašu nozīmīgo figūru skaitu kā mērījumam ar vismazāk nozīmīgajām figūrām. Procentuālā iegūma aprēķinos tas parasti nozīmē, ka rezultātam jābūt ar tādu pašu nozīmīgo figūru skaitu kā faktiskajam vai teorētiskajam iegūmam, kas ir mazāks.
Brown, T. L., LeMay, H. E., Bursten, B. E., Murphy, C. J., Woodward, P. M., & Stoltzfus, M. W. (2017). Chemistry: The Central Science (14. izdevums). Pearson.
Whitten, K. W., Davis, R. E., Peck, M. L., & Stanley, G. G. (2013). Chemistry (10. izdevums). Cengage Learning.
Tro, N. J. (2020). Chemistry: A Molecular Approach (5. izdevums). Pearson.
Anastas, P. T., & Warner, J. C. (1998). Green Chemistry: Theory and Practice. Oxford University Press.
American Chemical Society. (2022). "Procentuālais Ieguvums." Chemistry LibreTexts. https://chem.libretexts.org/Bookshelves/Introductory_Chemistry/Book%3A_Introductory_Chemistry_(CK-12)/12%3A_Stoichiometry/12.04%3A_Percent_Yield
Royal Society of Chemistry. (2022). "Ieguvuma Aprēķini." Learn Chemistry. https://edu.rsc.org/resources/yield-calculations/1426.article
Sheldon, R. A. (2017). The E factor 25 years on: The rise of green chemistry and sustainability. Green Chemistry, 19(1), 18-43. https://doi.org/10.1039/C6GC02157C
Izmēģiniet mūsu procentuālā ieguvuma kalkulatoru jau šodien, lai ātri un precīzi noteiktu jūsu ķīmisko reakciju efektivitāti. Neatkarīgi no tā, vai esat students, pētnieks vai nozares profesionālis, šis rīks palīdzēs jums analizēt jūsu eksperimentālos rezultātus ar precizitāti un vieglumu.
Atklājiet vairāk rīku, kas varētu būt noderīgi jūsu darbplūsmai