Zawartość
Procentowa wydajność to rzeczywista ilość produktu reakcji otrzymana z reakcji w porównaniu z teoretyczną maksymalną ilością, którą można uzyskać. Obliczenia stechiometryczne pokazują, ile z każdego produktu reakcji można uzyskać w danej reakcji, biorąc pod uwagę ilości każdego zastosowanego reagenta. Jeśli na początku reakcji zostanie podanych zbyt mało jednego reagenta, faktyczna wydajność spadnie i niektóre reagenty mogą pozostać. Kilka innych czynników może również zmniejszyć procentową wydajność.
TL; DR (Too Long; Didnt Read)
Procentową wydajność podaje rzeczywista wydajność konkretnego produktu reakcji podzielona przez maksymalną teoretyczną wydajność, oba w gramach, pomnożoną przez 100. Zwykle procentowa wydajność jest mniejsza niż 100 procent z powodu niedokładności pomiarów, reakcja nie przebiega do zakończenie lub ograniczona dostępność jednego z reagentów.
Wydajność teoretyczna
Obliczenie stechiometryczne może wyznaczyć teoretyczną wydajność dla konkretnej reakcji. Równanie reakcji jest najpierw równoważone, a następnie reagenty i produkty reakcji wyrażane są w molach każdej substancji. Konwersja gram-na-mol podaje masy.
Na przykład gazowy wodór i tlenowy gaz reagują, tworząc wodę. Niezrównoważone równanie to H2 + O2 = H2O, z równaniem pokazującym, że wodór i gazy tlenowe istnieją jako cząsteczki dwóch atomów. Równanie jest niezrównoważone, ponieważ jest tylko jeden atom tlenu po prawej stronie i dwa po lewej. Odpowiednie równanie zrównoważone to 2H2 + O2 = 2H2O.
Wyrażenie zrównoważonego równania w molach oznacza, że dwa mole gazowego wodoru i jeden mol gazowego tlenu reagują, tworząc dwa mole wody. Przeliczenie na gramy za pomocą gramowych mas atomowych z układu okresowego pierwiastków daje następujące masy: jeden mol gazowego wodoru: 2 g, jeden mol gazowego tlenu: 32 g i jeden mol wody: 18 g. Zgodnie z równaniem w gramach 4 gramy wodoru reagują z 32 gramami tlenu, tworząc 36 gramów wody, co stanowi teoretyczną wydajność tej reakcji.
Procentowa wydajność
W rzeczywistych reakcjach rzeczywista wydajność jest zwykle niższa niż wydajność teoretyczna. Masy reagentów mogą nie być dokładnie zrównoważone, więc produkty reakcji są mniejsze. W reakcji może nie zostać wykorzystany cały jeden z reagentów, ponieważ jako gaz część jest tracona do powietrza. Czasami reagenty mają zanieczyszczenia, które powodują zatrzymanie reakcji, a czasem produkt reakcji przeszkadza w całkowitej reakcji. Z tych wszystkich powodów wytwarza się mniej produktu niż teoretyczne maksimum.
Gdy rzeczywista masa produktu reakcji jest mniejsza niż wartość teoretyczna, wynik można wyrazić w procentach. Rzeczywisty ciężar podzielony przez ciężar teoretyczny pomnożony przez 100 daje procentową wydajność reakcji.
W reakcji wodoru i tlenu teoretyczna masa produktu reakcji dla 4 gramów wodoru i 32 gramów tlenu wyniosła 36 gramów wody. Ale w prawdziwej reakcji, jeśli 4 gramy wodoru spłoną w powietrzu, ilość wyprodukowanej wody może wynosić tylko 27 gramów. Dzielenie faktycznej wartości 27 gramów przez teoretyczną wartość 36 gramów i pomnożenie przez 100 daje 75 procent, procent wydajności dla tej reakcji.