Prosentutbytte Kalkulator - Mål Kjemisk Reaksjonseffektivitet

Hva er en kalkulator for prosentutbytte?

En kalkulator for prosentutbytte sammenligner det faktiske utbyttet av en kjemisk reaksjon med det teoretiske utbyttet og uttrykker resultatet som en prosentandel. Prosentutbytte viser hvor mye produkt reaksjonen faktisk produserte, sammenlignet med den maksimale mengden som er beregnet ut fra støkiometrien.

Formel for prosentutbytte

Prosentutbytte er lik faktisk utbytte dividert med teoretisk utbytte, multiplisert med 100:

$\text{Faktisk utbytte} = \frac{\text{Teoretisk utbytte}}{\text{Teoretisk utbytte}} \times 100\%$

• Faktisk utbytte er massen av produktet som samles opp etter en reaksjon og rensing, vanligvis målt i gram.
• Teoretisk utbytte er den maksimale massen av produktet en reaksjon kan danne, beregnet fra den balanserte reaksjonsligningen og den begrensende reaktanten (reaktanten som tar slutt først).

Kalkulatoren på denne siden oppdaterer resultatet så snart begge verdiene er angitt. Ingen knapp må trykkes, og en Tilbakestill-knapp tømmer begge feltene.

Begge inndatafeltene er angitt i gram. Enheten endrer ikke svaret så lenge begge verdiene bruker samme enhet. Enhetene forkortes ved divisjonen, så prosentandelen blir den samme enten massene er oppgitt i gram, kilogram eller mol.

Slik beregner du prosentutbytte

1. Balanser den kjemiske reaksjonsligningen.
2. Identifiser den begrensende reaktanten.
3. Bruk støkiometri til å beregne det teoretiske utbyttet ut fra den begrensende reaktanten.
4. Vei det tørkede, rensede produktet for å finne det faktiske utbyttet.
5. Divider faktisk utbytte med teoretisk utbytte og multipliser med 100.

Regneeksempel

Eksempel 1: Syntese av aspirin

En student som syntetiserer aspirin, beregner et teoretisk utbytte på 5,42 g. Etter rensing samler studenten opp 4,65 g tørket produkt.

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

Eksempel 2: Produksjon av ammoniakk

Et anlegg som bruker Haber-prosessen, har nok nitrogen og hydrogen til et teoretisk utbytte på 850 kg ammoniakk. Anlegget produserer faktisk 765 kg.

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

Begge massene er oppgitt i kilogram her. Når 765 og 850 angis i kalkulatoren, får man samme 90,00 %, fordi enhetene forkortes.

Eksempel 3: Syntese med lavt utbytte

En syntese i flere trinn har et teoretisk utbytte på 2,75 g. Etter rensing isoleres bare 0,82 g rent produkt.

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

Hvorfor prosentutbyttet vanligvis er under 100 %

Prosentutbyttet er nesten alltid under 100 % på grunn av tap som oppstår under en faktisk reaksjon:

• Noen reaktantmolekyler reagerer ikke fullstendig.
• Sidereaksjoner danner uønskede biprodukter i stedet for målproduktet.
• Produkt går tapt under filtrering, omkrystallisering eller når det overføres mellom beholdere.
• Vekten som brukes til å veie produktet, har en liten feilmargin.
• Reversible reaksjoner stopper før alle reaktantene er omdannet til produkt.

Et utbytte på 100 % ville bety at hvert reaktantmolekyl ble omdannet til rent produkt uten tap. Det skjer sjelden utenfor enkle, godt optimaliserte reaksjoner.

Kan prosentutbyttet være over 100 %?

Et rent produkt kan ikke veie mer enn det teoretiske maksimumet, så et reelt prosentutbytte holder seg på eller under 100 %. Kalkulatoren viser likevel et tall over 100 % når det angitte faktiske utbyttet er større enn det teoretiske utbyttet, fordi divisjonen er matematisk gyldig. I laboratoriet betyr dette resultatet at prøven som ble veid, inneholder noe annet enn det rene produktet, for eksempel rester av løsemiddel, uomsatt utgangsstoff eller fuktighet som er absorbert fra luften. Hvis prøven tørkes ytterligere og veies på nytt, vil verdien vanligvis falle til under 100 %.

Null, negative og ugyldige verdier

• Hvis faktisk utbytte er 0, er prosentutbyttet 0 %.
• Teoretisk utbytte må være større enn null. Kalkulatoren viser ikke noe resultat hvis det teoretiske utbyttet er null eller negativt, og forklarer hvorfor, siden divisjon med null ikke er definert.
• Faktisk utbytte kan ikke være negativt. En negativ verdi avvises, og en melding vises i stedet for et resultat.
• Hvis ett av feltene er tomt, viser kalkulatoren ikke noe resultat og venter på begge verdiene.

Ofte stilte spørsmål

Hva er prosentutbytte i kjemi?

Prosentutbytte er forholdet mellom faktisk utbytte og teoretisk utbytte, uttrykt som en prosentandel. Det viser hvor mye av det maksimalt mulige produktet reaksjonen faktisk produserte.

Hva er et godt prosentutbytte?

Det avhenger av reaksjonen. Enkle reaksjoner i ett trinn når ofte 85 % til 95 %. Organiske synteser i flere trinn ligger vanligvis mellom 40 % og 70 %, fordi produkt går tapt i hvert trinn.

Hvorfor er prosentutbyttet mitt over 100 %?

Produktet er sannsynligvis ikke rent. Vanlige årsaker er rester av løsemiddel, uomsatt utgangsstoff eller fuktighet som er absorbert fra luften. Et rent produkt kan ikke ha et prosentutbytte over 100 %. En feil i det teoretiske utbyttet, for eksempel at feil begrensende reaktant er brukt, kan også få verdien til å overstige 100 %.

Hva er forskjellen mellom faktisk utbytte og teoretisk utbytte?

Faktisk utbytte er mengden produkt som måles etter en reaksjon og rensing. Teoretisk utbytte er den maksimale mengden som beregnes ut fra den balanserte reaksjonsligningen, under forutsetning av at alle reaktantene omdannes til produkt uten tap.

Hvordan beregnes teoretisk utbytte?

Teoretisk utbytte beregnes ut fra den balanserte kjemiske reaksjonsligningen. Massen av den begrensende reaktanten omregnes til mol, deretter til mol produkt ved hjelp av stoffmengdeforholdet fra ligningen, og så til gram ved hjelp av produktets molare masse.

Hva er forskjellen mellom prosentutbytte og atomeffektivitet?

Prosentutbytte sammenligner den faktiske produktmassen fra ett forsøk med det teoretiske maksimumet for forsøket. Atomeffektivitet sammenligner massen av ønsket produkt med den totale massen av alle reaktantene i den balanserte reaksjonsligningen, og måler hvor effektiv selve reaksjonen er, uavhengig av tap under håndtering og rensing.