Kemibegreber: Udbytte i procent eller udbytte i procent

Det procentvise udbytte, også kaldet procentudbytte, er et forhold, der fortæller os, hvor meget af et produkt af en kemisk reaktion, der faktisk opnås ved at udføre nævnte reaktion for hver 100 dele, der forventes opnået fra produktet baseret på støkiometriske beregninger. Med andre ord svarer det til den procentdel af den mængde produkt, der forventes opnået fra en kemisk reaktion, som faktisk opnås.

For eksempel, hvis det procentvise udbytte af en reaktion er 85 %, betyder det, at for hver 100 gram (eller mol eller metriske tons eller milligram osv.) produkt, der forventedes at blive opnået, blev det faktisk kun opnået eksperimentelt. 85 gram (eller mol, metriske tons, milligram eller andet).

Af logiske årsager og grundet loven om bevaring af stof, som indikerer, at det ikke kan skabes eller ødelægges, men kun transformeres, kan udbytteprocenten aldrig være større end 100 %. Hvis dette ikke var tilfældet, ville et procentuelt udbytte større end 100% indikere, at der opnås mere produkt, end det er muligt ud fra mængderne af tilstedeværende reaktanter. Dette ville svare til at foregive at få to eller flere kager med ingredienserne til kun at lave én.

Formel for procentudbytte

Formlen for procentvis udbytte (som er angivet med %R) har samme form som enhver anden procentdel:

hvor %R er det procentvise udbytte, RR refererer til det faktiske udbytte og RT svarer til det teoretiske udbytte.

I denne formel kan begge fraktionsudbytter rapporteres i enhver enhed, der på en eller anden måde repræsenterer mængden af ​​produkt opnået eller forventet opnået. Den eneste betingelse er, at begge er i de samme enheder, og at de omhandler det samme stof. For eksempel kan udbyttet svare til massen af ​​et bestemt produkt, til dets antal mol, til dets volumen osv.

Et andet vigtigt aspekt at bemærke er, at det ikke nødvendigvis skal beregnes ud fra mængder af et produceret produkt. Procentvise udbytter kan også beregnes ud fra de forbrugte mængder af en reaktant, der blev forbrugt under reaktionen.

Teoretisk og eksperimentel præstation, hvorfor er de forskellige?

Når vi blander to eller flere reaktanter for at udføre en kemisk reaktion, kan vi ved simpel støkiometri beregne mængden af ​​produkt, som vi skal opnå fra de kendte mængder af reaktanterne, som vi tilføjer. Da denne mængde produkt (benævnt udbyttet) er beregnet ud fra de støkiometriske forhold for den kemiske reaktion, omtales den som det teoretiske udbytte.

På den anden side er mængden af ​​produkt, som vi faktisk opnår, når vi blander mængderne af reaktanter og udfører den kemiske reaktion, det, der er kendt som eksperimentelt udbytte, praktisk udbytte eller faktisk udbytte .

I det ideelle tilfælde ville vi opnå nøjagtig den samme mængde produkt som den, der er beregnet ved støkiometri. I dette tilfælde vil det procentvise udbytte være 100%. Der er dog en lang række faktorer, der gør, at den eksperimentelle præstation aldrig er lig med den teoretiske. Nogle af disse faktorer er:

• Eksperimentelle målefejl både i mængden af ​​blandede reagenser og i vejningen eller bestemmelsen af ​​mængden af ​​opnået produkt.
• Tilstedeværelsen af ​​urenheder i reagenserne.
• Tilstedeværelsen af ​​kemiske ligevægte, der forhindrer reaktionen i at skride frem til fuldførelse, fordi en del af produkterne omdannes tilbage til reaktanter.
• Reaktionshastigheden. Hvis reaktionen er meget langsom, og vi stopper den for tidligt, får vi mindre produkt end forventet.
• Tab af reaktanter og produkter under processen med at overføre stoffer fra en beholder til en anden.
• Forekomsten af ​​parallelle kemiske reaktioner, der kompromitterer en del af reagenserne, bl.a.

Mange af disse faktorer kan kontrolleres til en vis grad, men de fleste vil altid være til stede.

Betydningen af ​​udbytteprocent

Procentudbytte er et væsentligt begreb i kemi, da det giver os mulighed for at forstå og sammenligne, hvor effektiv en kemisk reaktion eller en syntetisk vej er til at fremstille et produkt. Jo højere udbytte, altså jo tættere på 100 %, betyder, at reaktionen er forløbet i højere grad, og at det meste af produktet kan genvindes og vejes.

På den anden side indikerer et lavt procentuelt udbytte, at en god del af de reagenser, der blev reageret, ikke kunne omdannes til det ønskede produkt. Dette har alvorlige konsekvenser fra et økonomisk synspunkt, da det øger mængden af ​​reaktanter, der skal kombineres for at opnå en given mængde produkt.

Eksempler på beregning af procentudbytte

Eksempel 1

udmelding

Tilstrækkelige mængder eddikesyre og ethanol blandes for at syntetisere 20,00 kg ethylacetat. Ved udførelse af reaktionen opnåedes 15,00 kg af ethylacetatet. Bestem det procentvise udbytte af reaktionen.

Løsning

Den første ting at gøre i dette tilfælde er at udtrække dataene fra erklæringen. Da de 15,00 kg ethylacetat er den faktisk opnåede mængde, svarer dette til det faktiske udbytte. Samtidig er mængden af ​​ethylacetat, der skal opnås, det vil sige det teoretiske udbytte, 20 kg. Med disse oplysninger kan vi anvende formlen for procentvis afkast:

Svar

Reaktionen har et procentuelt udbytte på 75%.

Eksempel 2

udmelding

100 mol brintgas reageres med nok ilt til at producere vand. Den involverede reaktion er :

Ved at udføre den kemiske reaktion opnåedes 900 g vand. Bestem det procentvise udbytte af reaktionen.

Løsning

I dette tilfælde er det eksperimentelle udbytte (som er 900 g vand) angivet, men det teoretiske er ikke givet. Men vi kender mængden af ​​en af ​​reaktanterne, der blev brugt til at udføre reaktionen (brint), så vi kan beregne, hvor meget vand der skulle være opnået ved hjælp af et sæt støkiometriske forhold:

Nu hvor vi har det teoretiske udbytte, kan vi beregne det procentvise udbytte:

Svar:

Reaktionen har kun et udbytte på 50%. Det betyder, at den kun giver halvdelen af, hvad den kunne give.

Referencer

• Brown, T. (2021). Kemi: The Central Science (11. udgave). London, England: Pearson Education.
• Chang, R., Manzo, Á. R., Lopez, PS, & Herranz, ZR (2020). Kemi (10. udgave). New York City, NY: MCGRAW-HILL.
• Flowers, P., Neth, EJ, Robinson, WR, Theopold, K., & Langley, R. (2019). Kemi: Atoms First 2e . Hentet fra https://openstax.org/books/chemistry-atoms-first-2e/pages/1-introduction
• Flowers, P., Theopold, K., Langley, R., & Robinson, WR (2019b). Kemi 2e . Hentet fra https://openstax.org/books/chemistry-2e/pages/1-1-chemistry-in-context