Η θεωρητική απόδοση σε μια χημική αντίδραση είναι η ποσότητα του προϊόντος που λαμβάνεται από την πλήρη μετατροπή του περιοριστικού αντιδραστηρίου . Αυτή είναι η ποσότητα του προϊόντος που προκύπτει από μια (θεωρητικά) τέλεια χημική αντίδραση και επομένως δεν είναι ίδια με την ποσότητα που λαμβάνεται πραγματικά όταν η αντίδραση λαμβάνει χώρα στο εργαστήριο. Η θεωρητική απόδοση εκφράζεται συνήθως σε γραμμάρια ή mole.
Σε αντίθεση με τη θεωρητική απόδοση, η πραγματική απόδοση είναι η ποσότητα του προϊόντος που παράγει πραγματικά μια αντίδραση . Η πραγματική απόδοση είναι συνήθως μικρότερη, καθώς λίγες χημικές αντιδράσεις είναι 100% αποτελεσματικές επειδή υπάρχει απώλεια στην ανάκτηση του προϊόντος. Μπορεί επίσης να εμφανιστούν άλλες αντιδράσεις που μειώνουν το προϊόν. Ωστόσο, μερικές φορές η πραγματική απόδοση είναι υψηλότερη από τη θεωρητική απόδοση, πιθανώς λόγω κάποιας παρενέργειας που οδηγεί σε πρόσθετο προϊόν ή επειδή το ανακτηθέν προϊόν περιέχει ακαθαρσίες.
Η αναλογία μεταξύ της πραγματικής απόδοσης και της θεωρητικής απόδοσης εκφράζεται συχνά ως ποσοστιαία απόδοση :
Ποσοστό απόδοσης = Πραγματική μάζα απόδοσης / Θεωρητική μάζα απόδοσης, σε ποσοστό.
Διαδικασία υπολογισμού θεωρητικής απόδοσης
Η θεωρητική απόδοση βρίσκεται μόλις εντοπιστεί το περιοριστικό αντιδραστήριο από την ισορροπημένη χημική εξίσωση. Για να το βρείτε, το πρώτο βήμα είναι να προσαρμόσετε την εξίσωση αν δεν είναι.
Το επόμενο βήμα είναι η αναγνώριση του περιοριστικού αντιδραστηρίου, με βάση τη μοριακή αναλογία μεταξύ των αντιδρώντων. Όπως υποδηλώνει το όνομά του, το περιοριστικό αντιδραστήριο δεν είναι σε περίσσεια, επομένως η αντίδραση δεν μπορεί να συνεχιστεί μόλις εξαντληθεί.
Η διαδικασία για την εύρεση του περιοριστικού αντιδραστηρίου είναι η εξής:
- Εάν ο αριθμός των αντιδρώντων δίνεται σε mole, μετατρέψτε τις τιμές σε γραμμάρια.
- Διαιρέστε τη μάζα του αντιδρώντος σε γραμμάρια με το μοριακό του βάρος σε γραμμάρια ανά mol.
- Για ένα υγρό διάλυμα, μια άλλη μέθοδος υπολογισμού είναι ο πολλαπλασιασμός της ποσότητας ενός αντιδρώντος διαλύματος σε χιλιοστόλιτρα με την πυκνότητά του σε γραμμάρια ανά χιλιοστόλιτρο. Στη συνέχεια διαιρέστε την τιμή που προκύπτει με τη μοριακή μάζα του αντιδρώντος.
- Πολλαπλασιάστε τη μάζα, που λαμβάνεται με οποιαδήποτε από τις μεθόδους που έχουν ήδη συζητηθεί, με τον αριθμό των mol του αντιδρώντος στην εξισορροπημένη εξίσωση.
- Τώρα γνωρίζετε τα mole κάθε αντιδρώντος. Συγκρίνετε αυτό με τη μοριακή αναλογία των αντιδρώντων για να αποφασίσετε ποιο είναι διαθέσιμο σε περίσσεια και ποιο θα καταναλωθεί πρώτο: το τελευταίο θα είναι το περιοριστικό αντιδραστήριο.
Μόλις προσδιορίσετε το περιοριστικό αντιδραστήριο, πολλαπλασιάστε τα mol της οριακής αντίδρασης με την αναλογία των γραμμομορίων του περιοριστικού αντιδραστηρίου προς το γινόμενο της ήδη προσαρμοσμένης εξίσωσης. Αυτό το αποτέλεσμα αντιστοιχεί στον αριθμό των mole κάθε προϊόντος.
Για να λάβετε τα γραμμάρια του προϊόντος, πολλαπλασιάστε τα mole κάθε προϊόντος με το μοριακό του βάρος.
Ας δούμε ένα παράδειγμα:
Σε ένα πείραμα στο οποίο το ακετυλοσαλικυλικό οξύ (ασπιρίνη) παρασκευάζεται από σαλικυλικό οξύ, είναι γνωστό από την ισορροπημένη εξίσωση για τη σύνθεση της ασπιρίνης ότι η μοριακή αναλογία μεταξύ του περιοριστικού αντιδραστηρίου (σαλικυλικό οξύ) και του προϊόντος (ακετυλοσαλικυλικό οξύ) είναι 1: 1.
Εάν έχετε 0,00153 mol σαλικυλικού οξέος, η θεωρητική απόδοση είναι:
Θεωρητική απόδοση = 0,00153 mol σαλικυλικού οξέος x (1 mol ακετυλοσαλικυλικού οξέος/1 mol σαλικυλικού οξέος) x (180,2 g ακετυλοσαλικυλικού οξέος/1 mol ακετυλοσαλικυλικού οξέος).
Θεωρητική απόδοση = 0,276 γραμμάρια ακετυλοσαλικυλικού οξέος
Φυσικά, όταν προετοιμάζετε μια ασπιρίνη δεν λαμβάνετε ποτέ αυτή την ποσότητα. Εάν παίρνετε πάρα πολύ, πιθανότατα έχετε περίσσεια διαλύτη ή το προϊόν σας είναι ακάθαρτο. Πιθανότατα θα λάβετε πολύ λιγότερα, επειδή η αντίδραση δεν επεξεργάζεται 100% και κάποιο προϊόν θα χάνεται πάντα προσπαθώντας να το ανακτήσετε (συνήθως αφήνεται στο φίλτρο).
