उपज प्रतिशत

वास्तविक दुनिया में रासायनिक प्रतिक्रियाएं हमेशा कागज पर भविष्यवाणी के अनुसार आगे नहीं बढ़ती हैं। एक प्रयोग के दौरान, बहुत सी चीजें भविष्यवाणी की तुलना में कम उत्पाद बनने में योगदान देंगी। प्रायोगिक त्रुटियों के अलावा, अपूर्ण प्रतिक्रिया, अवांछित पक्ष प्रतिक्रिया आदि के कारण भी अक्सर नुकसान होता है। प्रतिशत उपज एक उपाय है जो एक प्रतिक्रिया की सफलता की डिग्री को इंगित करता है , और यह प्रयोगशाला में रासायनिक कार्य के लिए आवश्यक है।

परिभाषा

उपज प्रतिशत वास्तविक उपज और प्रतिशत के रूप में व्यक्त सैद्धांतिक उपज के बीच का अनुपात है । वास्तविक  उपज  वह परिणाम है जो पर्यावरण में पाए जाने वाले सभी कारकों के साथ रासायनिक प्रतिक्रिया वास्तव में उत्पन्न करती है। वास्तविक प्रतिशत 100% के करीब हो सकता है, लेकिन वहाँ कभी नहीं।

प्रतिशत उपज की गणना करने के लिए, किसी को पहले उत्पाद की मात्रा निर्धारित करनी चाहिए जो स्टोइकोमेट्री के आधार पर बनाई जानी चाहिए, जिसे ” सैद्धांतिक उपज ” कहा जाता है, अर्थात उत्पाद की अधिकतम मात्रा जो अभिकारकों की दी गई मात्रा से बन सकती है।

यदि वास्तविक और सैद्धांतिक उपज समान हैं, तो प्रतिशत उपज 100% है। आमतौर पर, रिटर्न का प्रतिशत 100% से कम होता है क्योंकि वास्तविक रिटर्न अक्सर सैद्धांतिक मूल्य से कम होता है। इसके कारणों में अपूर्ण या प्रतिस्पर्धी प्रतिक्रियाएं और पुनर्प्राप्ति के दौरान नमूने का नुकसान शामिल हो सकता है। प्रतिशत उपज 100% से अधिक होना भी संभव है, जिसका अर्थ है कि अपेक्षा से अधिक प्रतिक्रिया से अधिक नमूना बरामद किया गया था। अंत में, प्रतिशत रिटर्न हमेशा एक सकारात्मक मूल्य होता है।

सैद्धांतिक और प्रायोगिक प्रदर्शन, वे भिन्न क्यों हैं?

जब भी हम रासायनिक प्रतिक्रिया करने के लिए दो या दो से अधिक अभिकारकों को मिलाते हैं, तो हम सरल स्टोइकियोमेट्री द्वारा गणना कर सकते हैं कि हमें जो अभिकारकों को जोड़ना है, उनकी ज्ञात मात्रा से हमें कितना उत्पाद प्राप्त करना चाहिए। चूंकि उत्पाद की इस मात्रा (उपज के रूप में संदर्भित) की गणना रासायनिक प्रतिक्रिया के स्टोइकोमेट्रिक अनुपात से की जाती है, इसे सैद्धांतिक उपज के रूप में संदर्भित किया जाता है।

दूसरी ओर, जब हम अभिकारकों की मात्रा को मिलाते हैं और रासायनिक प्रतिक्रिया करते हैं, तो उत्पाद की मात्रा वास्तव में प्राप्त होती है, जिसे प्रायोगिक उपज, व्यावहारिक उपज या वास्तविक उपज के रूप में जाना जाता है ।

आदर्श स्थिति में, हमें उत्पाद की ठीक वैसी ही मात्रा प्राप्त होगी, जैसी स्टोइकोमेट्री द्वारा गणना की गई है। इस मामले में, प्रतिशत उपज 100% होगी। हालांकि, कई प्रकार के कारक हैं जो प्रयोगात्मक प्रदर्शन को कभी भी सैद्धांतिक के बराबर नहीं बनाते हैं। इनमें से कुछ कारक हैं:

• मिश्रित अभिकर्मकों की मात्रा और प्राप्त उत्पाद की मात्रा के वजन या निर्धारण दोनों में प्रायोगिक माप त्रुटियां।
• अभिकर्मकों में अशुद्धियों की उपस्थिति।
• रासायनिक साम्यावस्था की उपस्थिति जो अभिक्रिया को पूर्णता की ओर बढ़ने से रोकती है क्योंकि उत्पादों का कुछ भाग वापस अभिकारकों में परिवर्तित हो जाता है।
• प्रतिक्रिया की गति। यदि प्रतिक्रिया बहुत धीमी है और हम इसे समय से पहले ही रोक देते हैं, तो हमें अपेक्षा से कम उत्पाद प्राप्त होगा।
• पदार्थों को एक कंटेनर से दूसरे में स्थानांतरित करने की प्रक्रिया के दौरान अभिकारकों और उत्पादों का नुकसान।
• समानांतर रासायनिक प्रतिक्रियाओं की घटना जो अभिकर्मकों के हिस्से को दूसरों के बीच समझौता करती है।

इनमें से कई कारकों को कुछ हद तक नियंत्रित किया जा सकता है, लेकिन अधिकांश हमेशा मौजूद रहेंगे।

प्रतिशत उपज सूत्र

प्रतिशत उपज के लिए समीकरण है: प्रतिशत उपज = (वास्तविक उपज / सैद्धांतिक उपज) x 100% जहां:

• वास्तविक उपज एक रासायनिक प्रतिक्रिया से प्राप्त उत्पाद की मात्रा है।
• सैद्धांतिक उपज उत्पाद की वह मात्रा है जो उत्पाद निर्धारित करने के लिए सीमित अभिकर्मक का उपयोग करके स्टोइकोमेट्रिक समीकरण से प्राप्त की जाती है।
• वास्तविक और सैद्धांतिक उपज के लिए इकाइयां समान (मोल या ग्राम) होनी चाहिए।

उदाहरण

मैग्नीशियम कार्बोनेट के अपघटन से एक प्रयोग में 15 ग्राम मैग्नीशियम ऑक्साइड बनता है, सैद्धांतिक उपज 19 ग्राम मानी जाती है। 

1. मैग्नीशियम ऑक्साइड की प्रतिशत उपज कितनी है?

एमजीसीओ ₃  → एमजीओ + सीओ ₂

गणना सरल है यदि आप वास्तविक और सैद्धांतिक रिटर्न जानते हैं, तो अगली बात सूत्र में मान दर्ज करना है:

1. प्रतिशत उपज = वास्तविक उपज / सैद्धांतिक उपज x 100%
2. प्रतिशत उपज = 15 ग्राम / 19 ग्राम x 100%
3. प्रतिशत उपज = 79%

2. निम्नलिखित रासायनिक प्रतिक्रिया का प्रतिशत उपज (% R):

2एन ₂  + 5ओ ₂  → 2एन ₂ ओ ₅

1. उन पदार्थों के आणविक द्रव्यमान की गणना करें जो रासायनिक प्रतिक्रिया का हिस्सा हैं:

एन ₂ = 28 ग्राम/मोल

ओ ₂ = 32 ग्राम/मोल

एन ₂ ओ ₅  = 108.01 ग्राम/मोल

• अभिकारकों की तुलना करते हुए, सीमित अभिकारक की गणना करें:

पहला रिश्ता

2N2 _→ 5O2 _{_}

2mol x 28g/mol → 5mol x 32g/mol

40 ग्राम → एक्स

56 ग्राम → 160 ग्राम

40 ग्राम → एक्स

एक्स= 114.29 ग्राम ओ ₂

दूसरा रिश्ता

2N2 _→ 5O2 _{_}

2mol x 28g/mol → 5mol x 32g/mol

एक्स → 55 ग्रा

56 ग्राम → 160 ग्राम

एक्स → 55 ग्राम

_{x= N 2} का 19.25 ग्राम

आम तौर पर हमें संतुलित समीकरण के आधार पर सैद्धांतिक उपज की गणना करनी चाहिए। इस समीकरण में, अभिकारक और उत्पाद का मोलर अनुपात 1:1 है, इसलिए यदि आप अभिकारक की मात्रा जानते हैं, तो हम जानते हैं कि सैद्धांतिक उपज मोल में समान मान है।

ग्राम में मात्रा प्राप्त करने के लिए हमें अभिकारक के ग्राम की मात्रा लेनी चाहिए, बाद में इसे मोल्स में परिवर्तित करना चाहिए और फिर उसी मात्रा का उपयोग करके यह पता लगाना चाहिए कि कितने ग्राम उत्पाद की अपेक्षा की जानी चाहिए। 

संदर्भ

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