termésszázalék

A valós világban a kémiai reakciók nem mindig úgy mennek végbe, ahogyan azt a papír megjósolta. A kísérlet során sok minden hozzájárul ahhoz, hogy a vártnál kevesebb termék képződjön. A kísérleti hibákon kívül gyakran előfordulnak veszteségek a nem teljes reakcióból, nem kívánt mellékreakciókból stb. A százalékos hozam egy olyan mérőszám, amely a reakció sikerességét jelzi , és elengedhetetlen a laboratóriumi vegyi munkákhoz.

Meghatározás

A hozamszázalék a tényleges és az elméleti hozam százalékban kifejezett aránya . A  tényleges hozam  az az eredmény, amelyet a kémiai reakció ténylegesen produkál a környezetben található összes tényezővel. A tényleges százalék megközelítheti a 100%-ot, de soha nem egészen ott.

A százalékos hozam kiszámításához először meg kell határozni a sztöchiometria alapján a keletkező termék mennyiségét, amelyet ” elméleti hozamnak ” neveznek, vagyis azt a maximális termékmennyiséget, amely adott mennyiségű reagensből képződhet.

Ha a tényleges és az elméleti hozam megegyezik, a százalékos hozam 100%. Általában a százalékos megtérülés kevesebb, mint 100%, mert a tényleges megtérülés gyakran kisebb, mint az elméleti érték. Ennek oka lehet a hiányos vagy versengő reakció, valamint a minta elvesztése a helyreállítás során. Az is előfordulhat, hogy a százalékos kitermelés nagyobb 100%-nál, ami azt jelenti, hogy a vártnál több mintát nyertünk vissza a reakcióból. Végül a százalékos hozam mindig pozitív érték.

Elméleti és kísérleti teljesítmény, miért különböznek egymástól?

Amikor két vagy több reagenst összekeverünk egy kémiai reakció végrehajtásához, egyszerű sztöchiometrikus módszerrel kiszámíthatjuk azt a termékmennyiséget, amelyet a hozzáadott reagensek ismert mennyiségéből kell nyernünk. Mivel ezt a termékmennyiséget (amelyet hozamnak nevezünk) a kémiai reakció sztöchiometrikus arányaiból számítják ki, ezt elméleti hozamnak nevezzük.

Másrészt az a termékmennyiség, amelyet a reaktánsok összekeverésekor és a kémiai reakció végrehajtása során ténylegesen megkapunk, az úgynevezett kísérleti hozam, gyakorlati hozam vagy tényleges hozam .

Ideális esetben pontosan ugyanannyi terméket kapnánk, mint amennyit sztöchiometriával számítottunk. Ebben az esetben a százalékos hozam 100%. Azonban számos olyan tényező létezik, amelyek miatt a kísérleti teljesítmény soha nem lesz egyenlő az elméletivel. Néhány ilyen tényező:

• Kísérleti mérési hibák mind a kevert reagensek mennyiségében, mind a mérésnél vagy a kapott termék mennyiségének meghatározásánál.
• Szennyeződések jelenléte a reagensekben.
• Olyan kémiai egyensúlyok jelenléte, amelyek megakadályozzák a reakció előrehaladását a teljességig, mivel a termékek egy része visszavált reagensekké.
• A reakció sebessége. Ha a reakció nagyon lassú és idő előtt leállítjuk, a vártnál kevesebb terméket kapunk.
• Reagensek és termékek veszteségei az anyagok egyik tartályból a másikba való átvitele során.
• Párhuzamos kémiai reakciók előfordulása, amelyek többek között a reagensek egy részét veszélyeztetik.

Ezen tényezők közül sok bizonyos mértékben szabályozható, de a legtöbb mindig jelen lesz.

Százalékos hozamképlet

A százalékos hozam egyenlete: Százalékos hozam = (tényleges hozam / elméleti hozam) x 100%, ahol:

• A tényleges hozam a kémiai reakcióból nyert termék mennyisége.
• Az elméleti hozam az a termékmennyiség, amelyet a sztöchiometrikus egyenletből kapunk a termék meghatározásához a korlátozó reagens felhasználásával.
• A tényleges és elméleti hozam mértékegységének meg kell egyeznie (mol vagy gramm).

példák

A magnézium-karbonát lebontása során egy kísérletben 15 gramm magnézium-oxid keletkezik, az elméleti kitermelés 19 gramm. 

1. Mennyi a magnézium-oxid százalékos hozama?

MgCO ₃  → MgO + CO ₂

A számítás egyszerű, ha ismeri a valós és az elméleti hozamot, a következő dolog az értékek beírása a képletbe:

1. Százalékos hozam = tényleges hozam / elméleti hozam x 100%
2. Százalékos hozam= 15 g / 19 g x 100%
3. Százalékos hozam= 79%

2. A következő kémiai reakció százalékos hozama (%R):

2N ₂  + 5O ₂  → 2N ₂ O ₅

1. Számítsa ki a kémiai reakció részét képező anyagok molekulatömegét:

N2 = 28 g/ _mol

O ₂ = 32 g/mol

N _2O 5 ₌  108,01 g/mol

• Számítsa ki a korlátozó reagenst a reaktánsok összehasonlításával:

első kapcsolat

2N2 _{→ 5O2_} _

2 mol x 28 g/mol → 5 mol x 32 g/mol

40g→x

56g → 160g

40g → x

X = 114,29 g O ₂

második kapcsolat

2N2 _{→ 5O2_} _

2 mol x 28 g/mol → 5 mol x 32 g/mol

x →55g

56g → 160g

x → 55g

x = 19,25 g _N2

Általában a kiegyenlített egyenlet alapján kell kiszámítanunk az elméleti hozamot. Ebben az egyenletben a reagens és a termék mólaránya 1:1, tehát ha ismerjük a reagens mennyiségét, tudjuk, hogy az elméleti hozam molban kifejezve azonos.

A grammban kifejezett mennyiség meghatározásához ki kell venni a reagens grammnyi mennyiségét, később át kell alakítani mólokra , majd ugyanezzel a mennyiséggel megtudni, hány gramm termékre számíthatunk. 

Hivatkozások

• Brown, T. (2021). Kémia: A központi tudomány (11. kiadás). London, Anglia: Pearson Education.
• Chang, R., Manzo, Á. R., Lopez, PS és Herranz, ZR (2020). Kémia (10. kiadás). New York City, NY: MCGRAW-HILL.
• Flowers, P., Neth, EJ, Robinson, WR, Theopold, K. és Langley, R. (2019). Kémia: Atoms First 2e . Letöltve: https://openstax.org/books/chemistry-atoms-first-2e/pages/1-introduction
• Flowers, P., Theopold, K., Langley, R. és Robinson, WR (2019b). Kémia 2e . Letöltve: https://openstax.org/books/chemistry-2e/pages/1-1-chemistry-in-context