Procentuell Avkastningsberäknare - Mät Kemisk Reaktionseffektivitet

Vad är en kalkylator för procentuellt utbyte?

En kalkylator för procentuellt utbyte jämför det faktiska utbytet i en kemisk reaktion med det teoretiska utbytet och uttrycker resultatet i procent. Det procentuella utbytet visar hur mycket produkt reaktionen faktiskt gav jämfört med den maximala mängd som förutsägs av stökiometrin.

Formel för procentuellt utbyte

Det procentuella utbytet är lika med det faktiska utbytet dividerat med det teoretiska utbytet, multiplicerat med 100:

$\text{Faktiskt utbyte} = \frac{\text{Teoretiskt utbyte}}{\text{Teoretiskt utbyte}} \times 100\%$

• Faktiskt utbyte är massan av den produkt som samlas in efter en reaktion och rening, vanligtvis mätt i gram.
• Teoretiskt utbyte är den maximala massa produkt som en reaktion kan bilda, beräknad från den balanserade reaktionsformeln och den begränsande reaktanten (den reaktant som tar slut först).

Kalkylatorn på den här sidan uppdaterar resultatet så snart båda värdena har angetts. Ingen knapp behöver tryckas på, och knappen Återställ rensar båda fälten.

Båda inmatningsfälten är märkta i gram. Enheten påverkar inte svaret, så länge båda värdena använder samma enhet. Enheterna förkortas vid divisionen, så procentandelen blir densamma oavsett om massorna anges i gram, kilogram eller mol.

Så beräknas procentuellt utbyte

1. Balansera den kemiska reaktionsformeln.
2. Identifiera den begränsande reaktanten.
3. Använd stökiometri för att beräkna det teoretiska utbytet från den begränsande reaktanten.
4. Väg den torkade, renade produkten för att fastställa det faktiska utbytet.
5. Dividera det faktiska utbytet med det teoretiska utbytet och multiplicera med 100.

Räkneexempel

Exempel 1: Syntes av acetylsalicylsyra

En student som syntetiserar acetylsalicylsyra beräknar ett teoretiskt utbyte på 5,42 g. Efter reningen samlar studenten in 4,65 g torkad produkt.

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

Exempel 2: Ammoniakproduktion

En anläggning som använder Haberprocessen har tillräckligt med kväve och väte för ett teoretiskt utbyte på 850 kg ammoniak. Anläggningen producerar faktiskt 765 kg.

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

Båda massorna anges här i kilogram. Om 765 och 850 matas in i kalkylatorn blir resultatet samma 90,00 %, eftersom enheterna förkortas.

Exempel 3: Syntes med lågt utbyte

En syntes i flera steg har ett teoretiskt utbyte på 2,75 g. Efter reningen isoleras endast 0,82 g ren produkt.

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

Varför det procentuella utbytet vanligtvis ligger under 100 %

Det procentuella utbytet ligger nästan alltid under 100 % på grund av förluster som uppstår under en verklig reaktion:

• Vissa reaktantmolekyler reagerar inte fullständigt.
• Sidoreaktioner bildar oönskade biprodukter i stället för målprodukten.
• Produkt går förlorad under filtrering, omkristallisering eller när den överförs mellan behållare.
• Vågen som används för att väga produkten har en liten felmarginal.
• Reversibla reaktioner avstannar innan alla reaktanter har omvandlats till produkt.

Ett utbyte på 100 % skulle innebära att varje reaktantmolekyl omvandlades till ren produkt utan några förluster. Det inträffar sällan utanför enkla, väloptimerade reaktioner.

Kan det procentuella utbytet vara över 100 %?

En ren produkt kan inte väga mer än det teoretiska maximumet, så ett verkligt procentuellt utbyte ligger på eller under 100 %. Kalkylatorn visar ändå ett värde över 100 % när det angivna faktiska utbytet är större än det teoretiska utbytet, eftersom divisionen är aritmetiskt giltig. I laboratoriet innebär det resultatet att det vägda provet innehåller något annat än den rena produkten, till exempel kvarvarande lösningsmedel, oreagerat utgångsmaterial eller fukt som absorberats från luften. Om provet torkas ytterligare och vägs igen återgår värdet vanligtvis till under 100 %.

Noll, negativa och ogiltiga värden

• Om det faktiska utbytet är 0 är det procentuella utbytet 0 %.
• Det teoretiska utbytet måste vara större än noll. Kalkylatorn visar inget resultat om det teoretiska utbytet är noll eller negativt och förklarar varför, eftersom division med noll är odefinierad.
• Det faktiska utbytet kan inte vara negativt. Ett negativt värde avvisas och ett meddelande visas i stället för ett resultat.
• Om något av fälten är tomt visar kalkylatorn inget resultat och väntar på båda värdena.

Vanliga frågor

Vad är procentuellt utbyte inom kemin?

Procentuellt utbyte är förhållandet mellan det faktiska och det teoretiska utbytet, uttryckt i procent. Det visar hur stor del av den maximalt möjliga produktmängden som reaktionen faktiskt gav.

Vad är ett bra procentuellt utbyte?

Det beror på reaktionen. Enkla reaktioner i ett steg når ofta 85 % till 95 %. Organiska synteser i flera steg ligger ofta mellan 40 % och 70 %, eftersom produkt går förlorad i varje steg.

Varför är mitt procentuella utbyte över 100 %?

Produkten är troligen inte ren. Vanliga orsaker är kvarvarande lösningsmedel, oreagerat utgångsmaterial eller fukt som absorberats från luften. En ren produkt kan inte ha ett procentuellt utbyte över 100 %. Ett fel i det teoretiska utbytet, till exempel att fel begränsande reaktant har använts, kan också få värdet att överstiga 100 %.

Vad är skillnaden mellan faktiskt och teoretiskt utbyte?

Faktiskt utbyte är den mängd produkt som mäts efter en reaktion och rening. Teoretiskt utbyte är den maximala mängd som förutsägs av den balanserade reaktionsformeln, under antagandet att varje reaktant omvandlas till produkt utan förluster.

Hur beräknas det teoretiska utbytet?

Det teoretiska utbytet hämtas från den balanserade kemiska reaktionsformeln. Den begränsande reaktantens massa omvandlas till mol, sedan till mol produkt med hjälp av molförhållandet i reaktionsformeln och därefter till gram med hjälp av produktens molmassa.

Vad är skillnaden mellan procentuellt utbyte och atomekonomi?

Procentuellt utbyte jämför produktmassan från ett faktiskt experiment med det teoretiska maximumet för experimentet. Atomekonomi jämför massan av den önskade produkten med den totala massan av alla reaktanter i den balanserade reaktionsformeln och mäter hur effektiv själva reaktionen är, separat från förluster vid hantering och rening.