Die theoretische Ausbeute bei einer chemischen Reaktion ist die Produktmenge, die bei vollständiger Umsetzung des limitierenden Reaktanten erhalten wird . Dies ist die Produktmenge, die aus einer (theoretisch) perfekten chemischen Reaktion resultiert und daher nicht mit der tatsächlich erhaltenen Menge übereinstimmt, wenn die Reaktion im Labor stattfindet. Die theoretische Ausbeute wird üblicherweise in Gramm oder Mol ausgedrückt.
Im Gegensatz zur theoretischen Ausbeute ist die tatsächliche Ausbeute die Produktmenge, die eine Reaktion tatsächlich produziert . Die tatsächliche Ausbeute ist normalerweise geringer, da nur wenige chemische Reaktionen zu 100 % effizient sind, da es zu einem Verlust bei der Produktrückgewinnung kommt; Es können auch andere Reaktionen auftreten, die das Produkt reduzieren. Manchmal ist die tatsächliche Ausbeute jedoch höher als die theoretische Ausbeute, möglicherweise aufgrund einer Nebenreaktion, die zu zusätzlichem Produkt führt, oder weil das gewonnene Produkt Verunreinigungen enthält.
Das Verhältnis zwischen tatsächlichem Ertrag und theoretischem Ertrag wird oft als prozentualer Ertrag ausgedrückt :
Prozent Ertrag = Tatsächliche Ertragsmasse / Theoretische Ertragsmasse, in Prozent.
Verfahren zur Berechnung des theoretischen Ertrags
Die theoretische Ausbeute wird gefunden, sobald das begrenzende Reagenz aus der ausgeglichenen chemischen Gleichung identifiziert wurde. Um es zu finden, besteht der erste Schritt darin, die Gleichung anzupassen, wenn dies nicht der Fall ist.
Der nächste Schritt besteht darin, den limitierenden Reaktanten basierend auf dem Molverhältnis zwischen den Reaktanten zu identifizieren. Wie der Name schon sagt, ist das Begrenzungsreagenz nicht im Überschuss vorhanden, sodass die Reaktion nicht fortgesetzt werden kann, wenn es erschöpft ist.
Das Verfahren, um den limitierenden Reaktanten zu finden, ist wie folgt:
- Wenn die Anzahl der Reaktanten in Mol angegeben ist, rechnen Sie die Werte in Gramm um.
- Teilen Sie die Masse des Reaktanten in Gramm durch sein Molekulargewicht in Gramm pro Mol.
- Für eine flüssige Lösung besteht eine andere Berechnungsmethode darin, die Menge einer reaktiven Lösung in Millilitern mit ihrer Dichte in Gramm pro Milliliter zu multiplizieren. Teilen Sie dann den resultierenden Wert durch die Molmasse des Edukts.
- Multiplizieren Sie die Masse, die Sie mit einer der bereits besprochenen Methoden erhalten, mit der Anzahl der Mole des Reaktanten in der ausgeglichenen Gleichung.
- Du kennst jetzt die Mole jedes Reaktanten. Vergleichen Sie dies mit dem Molverhältnis der Reaktanten, um zu entscheiden, welcher im Überschuss verfügbar ist und welcher zuerst verbraucht wird: Letzterer ist der limitierende Reaktant.
Sobald Sie den limitierenden Reaktanten identifiziert haben, multiplizieren Sie die Mole der limitierenden Reaktion mit dem Verhältnis der Mole des limitierenden Reaktanten zum Produkt der bereits angepassten Gleichung. Dieses Ergebnis entspricht der Molzahl jedes Produkts.
Um die Gramm des Produkts zu erhalten, multiplizieren Sie die Mole jedes Produkts mit seinem Molekulargewicht.
Sehen wir uns ein Beispiel an:
In einem Experiment, in dem Acetylsalicylsäure (Aspirin) aus Salicylsäure hergestellt wird, ist aus der ausgewogenen Gleichung für die Synthese von Aspirin bekannt, dass das Molverhältnis zwischen dem limitierenden Reaktanten (Salicylsäure) und dem Produkt (Acetylsalicylsäure) 1 beträgt: 1.
Wenn Sie 0,00153 Mol Salicylsäure haben, ist die theoretische Ausbeute:
Theoretische Ausbeute = 0,00153 Mol Salicylsäure x (1 Mol Acetylsalicylsäure/1 Mol Salicylsäure) x (180,2 g Acetylsalicylsäure/1 Mol Acetylsalicylsäure).
Theoretische Ausbeute = 0,276 Gramm Acetylsalicylsäure
Natürlich erhalten Sie bei der Zubereitung eines Aspirins niemals diese Menge. Wenn Sie zu viel erhalten, haben Sie wahrscheinlich überschüssiges Lösungsmittel oder Ihr Produkt ist unrein. Sie werden höchstwahrscheinlich viel weniger erhalten, da die Reaktion nicht zu 100 % abläuft und immer etwas Produkt verloren geht, wenn versucht wird, es zurückzugewinnen (normalerweise im Filter zurückgelassen).
