เครื่องคำนวณเปอร์เซ็นต์ผลผลิต - วัดประสิทธิภาพปฏิกิริยาเคมี

เครื่องคำนวณร้อยละผลได้คืออะไร?

เครื่องคำนวณร้อยละผลได้เปรียบเทียบผลได้จริงของปฏิกิริยาเคมีกับผลได้ตามทฤษฎี และแสดงผลเป็นเปอร์เซ็นต์ ร้อยละผลได้แสดงว่าปฏิกิริยาผลิตผลิตภัณฑ์ได้จริงมากเพียงใดเมื่อเทียบกับปริมาณสูงสุดที่คาดการณ์จากสโตอิชิโอเมทรี

สูตรร้อยละผลได้

ร้อยละผลได้เท่ากับผลได้จริงหารด้วยผลได้ตามทฤษฎี แล้วคูณด้วย 100:

$\text{ผลได้เป็นร้อยละ} = \frac{\text{ผลได้จริง}}{\text{ผลได้ตามทฤษฎี}} \times 100\%$

• ผลได้จริง คือมวลของผลิตภัณฑ์ที่เก็บได้หลังปฏิกิริยาและการทำให้บริสุทธิ์ โดยปกติวัดเป็นกรัม
• ผลได้ตามทฤษฎี คือมวลสูงสุดของผลิตภัณฑ์ที่ปฏิกิริยาสามารถสร้างได้ ซึ่งคำนวณจากสมการเคมีที่ดุลแล้วและสารตั้งต้นจำกัด (สารตั้งต้นที่หมดก่อน)

เครื่องคำนวณในหน้านี้จะปรับปรุงผลลัพธ์ทันทีที่ป้อนค่าทั้งสองค่า ไม่จำเป็นต้องกดปุ่ม และปุ่มรีเซ็ตจะล้างข้อมูลทั้งสองช่อง

ช่องป้อนข้อมูลทั้งสองช่องระบุหน่วยเป็นกรัม หน่วยจะไม่เปลี่ยนคำตอบ ตราบใดที่ค่าทั้งสองใช้หน่วยเดียวกัน หน่วยจะตัดกันในการหาร ดังนั้นเปอร์เซ็นต์จึงเท่ากันไม่ว่ามวลจะเป็นกรัม กิโลกรัม หรือโมล

วิธีคำนวณร้อยละผลได้

1. ดุลสมการเคมีของปฏิกิริยา
2. ระบุสารตั้งต้นจำกัด
3. ใช้สโตอิชิโอเมทรีคำนวณผลได้ตามทฤษฎีจากสารตั้งต้นจำกัด
4. ชั่งผลิตภัณฑ์ที่ทำให้แห้งและบริสุทธิ์แล้วเพื่อหาผลได้จริง
5. หารผลได้จริงด้วยผลได้ตามทฤษฎี แล้วคูณด้วย 100

ตัวอย่างการคำนวณ

ตัวอย่าง 1: การสังเคราะห์แอสไพริน

นักเรียนคนหนึ่งสังเคราะห์แอสไพรินและคำนวณผลได้ตามทฤษฎีได้ 5.42 ก. หลังการทำให้บริสุทธิ์ นักเรียนเก็บผลิตภัณฑ์แห้งได้ 4.65 ก.

ร้อยละผลได้ = (4.65 / 5.42) × 100 = 85.79%

ตัวอย่าง 2: การผลิตแอมโมเนีย

โรงงานที่ใช้กระบวนการฮาเบอร์มีไนโตรเจนและไฮโดรเจนเพียงพอสำหรับผลได้ตามทฤษฎีของแอมโมเนีย 850 กก. แต่โรงงานผลิตได้จริง 765 กก.

ร้อยละผลได้ = (765 / 850) × 100 = 90.00%

ในกรณีนี้มวลทั้งสองมีหน่วยเป็นกิโลกรัม การป้อน 765 และ 850 ลงในเครื่องคำนวณให้ค่า 90.00% เท่ากัน เพราะหน่วยตัดกัน

ตัวอย่าง 3: การสังเคราะห์ที่มีผลได้ต่ำ

การสังเคราะห์หลายขั้นตอนมีผลได้ตามทฤษฎี 2.75 ก. แต่หลังการทำให้บริสุทธิ์ แยกผลิตภัณฑ์บริสุทธิ์ออกมาได้เพียง 0.82 ก.

ร้อยละผลได้ = (0.82 / 2.75) × 100 = 29.82%

เหตุใดร้อยละผลได้จึงมักต่ำกว่า 100%

ร้อยละผลได้มักจะต่ำกว่า 100% เนื่องจากการสูญเสียที่เกิดขึ้นระหว่างปฏิกิริยาจริง:

• โมเลกุลของสารตั้งต้นบางส่วนไม่เกิดปฏิกิริยาอย่างสมบูรณ์
• ปฏิกิริยาข้างเคียงก่อให้เกิดผลิตภัณฑ์พลอยได้ที่ไม่ต้องการแทนผลิตภัณฑ์เป้าหมาย
• ผลิตภัณฑ์สูญหายระหว่างการกรอง การตกผลึกใหม่ หรือขณะถ่ายเทระหว่างภาชนะ
• เครื่องชั่งที่ใช้ชั่งผลิตภัณฑ์มีค่าความคลาดเคลื่อนเล็กน้อย
• ปฏิกิริยาผันกลับได้หยุดลงก่อนที่สารตั้งต้นทั้งหมดจะเปลี่ยนเป็นผลิตภัณฑ์

ผลได้ 100% หมายความว่าโมเลกุลของสารตั้งต้นทุกโมเลกุลเปลี่ยนเป็นผลิตภัณฑ์บริสุทธิ์โดยไม่มีการสูญเสีย ซึ่งแทบไม่เกิดขึ้นนอกปฏิกิริยาที่เรียบง่ายและผ่านการปรับให้เหมาะสมเป็นอย่างดี

ร้อยละผลได้สูงกว่า 100% ได้หรือไม่?

ผลิตภัณฑ์บริสุทธิ์ไม่สามารถมีน้ำหนักมากกว่าค่าสูงสุดตามทฤษฎีได้ ดังนั้นร้อยละผลได้ที่แท้จริงจึงไม่เกิน 100% อย่างไรก็ตาม เครื่องคำนวณยังรายงานค่าที่สูงกว่า 100% เมื่อผลได้จริงที่ป้อนมากกว่าผลได้ตามทฤษฎี เนื่องจากการหารดังกล่าวเป็นการคำนวณทางเลขคณิตที่ถูกต้อง ในห้องปฏิบัติการ ผลลัพธ์นี้หมายความว่าตัวอย่างที่ชั่งมีสิ่งอื่นปะปนอยู่กับผลิตภัณฑ์บริสุทธิ์ เช่น ตัวทำละลายที่เหลือ สารตั้งต้นที่ไม่ทำปฏิกิริยา หรือความชื้นที่ดูดซับจากอากาศ การทำให้ตัวอย่างแห้งต่อแล้วชั่งใหม่มักทำให้ค่ากลับมาต่ำกว่า 100%

ค่าศูนย์ ค่าติดลบ และค่าที่ไม่ถูกต้อง

• หากผลได้จริงเป็น 0 ร้อยละผลได้จะเป็น 0%
• ผลได้ตามทฤษฎีต้องมากกว่าศูนย์ เครื่องคำนวณจะไม่แสดงผลลัพธ์เมื่อผลได้ตามทฤษฎีเป็นศูนย์หรือติดลบ และจะแจ้งเหตุผล เนื่องจากการหารด้วยศูนย์ไม่มีนิยาม
• ผลได้จริงต้องไม่ติดลบ ระบบจะปฏิเสธค่าติดลบและแสดงข้อความแทนผลลัพธ์
• หากช่องใดช่องหนึ่งว่าง เครื่องคำนวณจะไม่แสดงผลลัพธ์และรอค่าทั้งสองค่า

คำถามที่พบบ่อย

ร้อยละผลได้ในเคมีคืออะไร?

ร้อยละผลได้คืออัตราส่วนของผลได้จริงต่อผลได้ตามทฤษฎี ซึ่งแสดงเป็นเปอร์เซ็นต์ ค่านี้แสดงว่าปฏิกิริยาผลิตผลิตภัณฑ์ได้จริงเป็นสัดส่วนเท่าใดของปริมาณสูงสุดที่เป็นไปได้

ร้อยละผลได้ที่ดีคือเท่าใด?

ขึ้นอยู่กับปฏิกิริยา ปฏิกิริยาแบบขั้นตอนเดียวที่เรียบง่ายมักให้ผลได้ 85% ถึง 95% การสังเคราะห์สารอินทรีย์หลายขั้นตอนมักอยู่ระหว่าง 40% ถึง 70% เนื่องจากผลิตภัณฑ์สูญหายในทุกขั้นตอน

เหตุใดร้อยละผลได้ของฉันจึงเกิน 100%?

ผลิตภัณฑ์อาจไม่บริสุทธิ์ สาเหตุที่พบบ่อยคือมีตัวทำละลายเหลือ สารตั้งต้นที่ไม่ทำปฏิกิริยา หรือความชื้นที่ดูดซับจากอากาศ ผลิตภัณฑ์บริสุทธิ์ไม่สามารถมีร้อยละผลได้สูงกว่า 100% ได้ ความผิดพลาดในการคำนวณผลได้ตามทฤษฎี เช่น การใช้สารตั้งต้นจำกัดผิดชนิด ก็อาจทำให้ค่ามากกว่า 100% ได้เช่นกัน

ผลได้จริงกับผลได้ตามทฤษฎีแตกต่างกันอย่างไร?

ผลได้จริงคือปริมาณผลิตภัณฑ์ที่วัดได้หลังปฏิกิริยาและการทำให้บริสุทธิ์ ส่วนผลได้ตามทฤษฎีคือปริมาณสูงสุดที่คาดการณ์จากสมการเคมีที่ดุลแล้ว โดยสมมติว่าสารตั้งต้นทุกชนิดเปลี่ยนเป็นผลิตภัณฑ์โดยไม่มีการสูญเสีย

คำนวณผลได้ตามทฤษฎีอย่างไร?

ผลได้ตามทฤษฎีคำนวณจากสมการเคมีที่ดุลแล้ว โดยแปลงมวลของสารตั้งต้นจำกัดเป็นโมล จากนั้นแปลงเป็นโมลของผลิตภัณฑ์โดยใช้อัตราส่วนโมลจากสมการ แล้วจึงแปลงเป็นกรัมโดยใช้มวลโมลาร์ของผลิตภัณฑ์

ร้อยละผลได้กับประสิทธิภาพการใช้ประโยชน์จากอะตอมแตกต่างกันอย่างไร?

ร้อยละผลได้เปรียบเทียบมวลผลิตภัณฑ์จริงจากการทดลองหนึ่งครั้งกับค่าสูงสุดตามทฤษฎีของการทดลองนั้น ส่วนประสิทธิภาพการใช้ประโยชน์จากอะตอมเปรียบเทียบมวลของผลิตภัณฑ์ที่ต้องการกับมวลรวมของสารตั้งต้นทั้งหมดในสมการเคมีที่ดุลแล้ว และวัดประสิทธิภาพของตัวปฏิกิริยาเอง โดยแยกจากการสูญเสียระหว่างการจัดการและการทำให้บริสุทธิ์