Hoe het percentage rendement in de chemie te berekenen

Op het gebied van chemie, de theoretische opbrengst

Inhoud

Stappen

Deel 1zoek het beperkende reagens
Deel 2bereken de theoretische opbrengst
Deel 3bereken het percentage rendement

Tips

het is de maximale hoeveelheid product die een chemische reactie kan veroorzaken. Eigenlijk hebben de meeste reacties geen perfecte werkzaamheid. Wanneer u het experiment uitvoert, krijgt u een kleiner bedrag, dat wordt genoemd echte prestaties. Als u de effectiviteit van een reactie wilt weergeven, kunt u de percentage opbrengst met behulp van de volgende formule: Prestatie% = (werkelijke opbrengst / theoretische opbrengst) x 100. Een procentuele opbrengst van 90% betekent dat de reactie 90% efficiënt was, terwijl 10% van de materialen werd verspild (geen reactie kreeg of niet herstelde uw product).

stappen

Deel 1
Zoek het beperkende reagens

Titel afbeelding Calculate Percent Yield in Chemistry Step 1

Begin met een uitgebalanceerde chemische vergelijking. Een chemische vergelijking beschrijft een chemische reactie van de reactanten (aan de linkerkant) om producten te vormen (aan de rechterkant). In sommige problemen zul je deze vergelijking al hebben, terwijl je in andere dit zelf moet schrijven. Omdat atomen niet worden gemaakt of vernietigd tijdens een chemische reactie, moet elk element hetzelfde aantal atomen aan de rechter- en linkerkant hebben.

Zo kunnen zuurstof en glucose reageren om koolstofdioxide en zuurstof te vormen: ${ displaystyle 6O_ {2} + C_ {6} H_ {12} O_ {6}}$ → ${ displaystyle 6CO_ {2} + 6H_ {2} O}$
Elke zijde heeft precies 6 koolstofatomen (C), 12 waterstofatomen (H) en 18 zuurstofatomen (O). Op deze manier is de vergelijking gebalanceerd.
Als je wilt weten hoe je een vergelijking moet balanceren, lees dit artikel.

Titel afbeelding Calculate Percent Yield in Chemistry Step 2

Bereken de molaire massa van elk reagens. Bepaal de molaire massa van alle atomen in de verbinding en voeg ze vervolgens toe om de molecuulmassa ervan te vinden. Voer deze procedure uit om een enkel molecuul van de genoemde verbinding te vinden.

Bijvoorbeeld een zuurstofmolecuul (

{ displaystyle O_ {2}}

) bevat twee zuurstofatomen.

De molaire massa van zuurstof is ongeveer 16 g / mol (u kunt een meer precieze waarde vinden in een periodiek systeem).

2 zuurstofatomen x 16 g / mol per atoom = 32 g / mol

{ displaystyle O_ {2}}

Glucose (

{ displaystyle C_ {6} H_ {12} O_ {6}}

), de andere reactant, heeft een molmassa van (6 C-atomen x 12 g C / mol) + (12 H-atomen x 1 g H / mol) + (6 atomen O x 16 g O / mol) = 180 g / mol.

Titel afbeelding Calculate Percent Yield in Chemistry Step 3

Converteer de hoeveelheid van elke reactant van gram naar mol. Dit is het moment om ons te concentreren op het specifieke experiment dat we moeten bestuderen. Noteer de hoeveelheden van elk reagens in grammen en deel die waarde door het molecuulgewicht van de verbinding om de hoeveelheid in mol om te zetten.

Stel dat u bent begonnen met 40 gram zuurstof en 25 gram glucose.

40 g

{ displaystyle O_ {2}}

/ (32 g / mol) = 1,25 mol zuurstof.

25 g

{ displaystyle C_ {6} H_ {12} O_ {6}}

/ (180 g / mol) = ongeveer 0,139 mol glucose.

Titel afbeelding Calculate Percent Yield in Chemistry Step 4

Bereken het aantal reacties. Vergeet niet dat een mol slechts een groot aantal is dat chemici gebruiken om moleculen te "tellen". Nu weet u hoeveel moleculen van elk reagens u bent begonnen. Verdeel de mollen van één reactant tussen de mollen van de ander om het aandeel van de twee moleculen te vinden.

In het vorige voorbeeld zijn we begonnen met 1,25 mol zuurstof en 0,139 mol glucose. De verhouding tussen zuurstofmoleculen en glucosemoleculen is 1,25 / 0,139 = 9,0. Dit betekent dat je bent begonnen met 9 moleculen zuurstof voor elk molecuul glucose.

Titel afbeelding Calculate Percent Yield in Chemistry Step 5

Vind de ideale verhouding voor de reactie. Neem de gebalanceerde vergelijking die u eerder hebt geschreven, die het ideale aandeel moleculen zal aangeven. Wanneer deze verhouding wordt gebruikt, zullen beide reagentia tegelijkertijd worden geconsumeerd.

De linkerkant van de vergelijking is

{ displaystyle 6O_ {2} + C_ {6} H_ {12} O_ {6}}

.De coëfficiënten vertellen je dat er 6 zuurstofmoleculen en 1 glucosemolecule zijn. De ideale verhouding voor deze reactie is 6 zuurstof / 1 glucose = 6,0.

Zorg ervoor dat u de reagentia in dezelfde volgorde plaatst als voor de andere verhouding. Als u bijvoorbeeld de zuurstof / glucoseverhouding aan de ene kant en glucose / zuurstof aan de andere kant gebruikt, krijgt u het verkeerde resultaat.

Titel afbeelding Calculate_Percent_Yield_in_Chemistry_Step_6

Vergelijk de verhoudingen om het beperkende reagens te vinden. Bij een chemische reactie wordt een van de reagentia vóór de andere verbruikt. Dit beperkende reagens bepaalt de duur van de chemische reactie. Vergelijk daarom beide verhoudingen die u hebt berekend om het beperkende reagens te identificeren:

Als de werkelijke verhouding is groter dan de ideale verhouding, betekent dat u een grotere hoeveelheid nodig hebt dan het reagens dat zich in de teller van de breuk bevindt. Het reagens dat zich in de noemer van de fractie bevindt, wordt het beperkende reagens.

Als de werkelijke verhouding is lager dan de ideale verhouding, betekent dat het reagens in de teller van de fractie onvoldoende is, dus wordt het het beperkende reagens.

Met behulp van het vorige voorbeeld is het werkelijke aandeel van zuurstof en glucose (9,0) groter dan de ideale verhouding (6.0). Concluderend moet het reagens in de noemer, glucose, het beperkende reagens zijn.

Deel 2
Bereken de theoretische opbrengst

Titel afbeelding Calculate Percent Yield in Chemistry Step 7

Identificeer het gewenste product. De rechterkant van een chemische vergelijking toont een lijst van de producten die zijn gecreëerd door een chemische reactie. Elk product heeft een theoretische opbrengst, dat wil zeggen, de hoeveelheid product die u zou verwachten te verkrijgen als de reactie volledig effectief was.

Terugkerend naar het vorige voorbeeld, is het noodzakelijk om de volgende reactie te analyseren: ${ displaystyle 6O_ {2} + C_ {6} H_ {12} O_ {6}}$ → ${ displaystyle 6CO_ {2} + 6H_ {2} O}$ .Aan de rechterkant van de vergelijking worden twee producten, koolstofdioxide en water getoond. Nu moeten we de kooldioxide-opbrengst berekenen ( ${ displaystyle CO_ {2}}$ ).

Titel afbeelding Calculate Percent Yield in Chemistry Step 8

Schrijf het aantal mol van het beperkende reagens. De theoretische opbrengst van een experiment is de hoeveelheid product die in perfecte omstandigheden is gemaakt. Om deze waarde te berekenen, moet u beginnen met het aantal molen van het beperkende reagens (dit proces is hierboven beschreven in de instructies voor het vinden van het beperkende reagens).

In het vorige voorbeeld ontdekte u dat glucose het beperkende reagens was en u berekende ook dat u begon met 0,139 mol glucose.

Titel afbeelding Calculate Percent Yield in Chemistry Step 9

Zoek de hoeveelheid moleculen in het product en het reagens. Om dit te doen, neemt u de gebalanceerde vergelijking op. Verdeel vervolgens het aantal moleculen van het gewenste product door het aantal moleculen van het beperkende reagens.

De uitgebalanceerde vergelijking is de volgende:

{ displaystyle 6O_ {2} + C_ {6} H_ {12} O_ {6}}

→

{ displaystyle 6CO_ {2} + 6H_ {2} O}

.Er is 6 moleculen van het gewenste product, koolstofdioxide (

{ displaystyle CO_ {2}}

), en 1 beperkende reagensmolecuul, glucose (

{ displaystyle C_ {6} H_ {12} O_ {6}}

De verhouding koolstofdioxide en glucose is 6/1 = 6. Met andere woorden, deze reactie kan 6 moleculen koolstofdioxide produceren voor elk molecuul glucose.

Titel afbeelding Calculate Percent Yield in Chemistry Step 10

Vermenigvuldig de verhouding met de hoeveelheid mol van het reagens. Het resultaat zal de theoretische opbrengst van het gewenste product uitgedrukt in mol zijn.

De initiële hoeveelheid glucose was 0,139 mol, terwijl het gehalte van kooldioxide en glucose 6 de theoretische opbrengst koolstofdioxide (0,139 mol glucose) x (6 mol kooldioxide / 1 mol glucose ) = 0,834 mol koolstofdioxide.

Titel afbeelding Calculate Percent Yield in Chemistry Step 11

Zet het verkregen resultaat om in grammen. Vermenigvuldig het resultaat in mollen met de molaire massa van genoemde verbinding om de theoretische opbrengst in gram te vinden. In de meeste experimenten is het beter om het gram te gebruiken.

Bijvoorbeeld, de molecuulmassa van CO₂ ongeveer 44 g / mol (de molaire massa koolstof is ongeveer 12 g / mol en zuurstof, ongeveer 16 g / mol, zodat de totale hoeveelheid 12 + 16 + 16 = 44).

Vermenigvuldig 0.834 mol CO₂ x 44 g / mol CO₂ om ongeveer 36,7 gram te verkrijgen. Daarom is de theoretische opbrengst van het experiment 36,7 gram CO₂.

Deel 3
Bereken het percentage rendement

Titel afbeelding Calculate_Percent_Yield_in_Chemistry_Step_12

Het begrijpt perfect de betekenis van percentageprestaties. De theoretische opbrengst die u hebt berekend, gaat ervan uit dat de gehele vergelijking in perfecte omstandigheden is gegeven, wat nooit gebeurt in een echt experiment, omdat contaminanten en andere onvoorspelbare problemen ertoe kunnen leiden dat sommige reagentia niet het product worden. Dit is de reden waarom sommige chemici drie verschillende concepten gebruiken om te verwijzen naar prestaties:

De theoretische opbrengst is de maximale hoeveelheid product die het experiment zou kunnen genereren.
De werkelijke prestaties zijn de werkelijke hoeveelheid die u hebt gemaakt, direct gemeten op basis van een schaal.
De percentage opbrengstformule is als volgt ${ displaystyle { frac { text {Werkelijke uitvoering}} { text {Theoretical performance}}} times 100 %}$
Een percentage-opbrengst van 50% geeft bijvoorbeeld aan dat u aan het einde van een chemische reactie een maximum van 50% van de verwachte hoeveelheid krijgt.

Titel afbeelding Calculate_Percent_Yield_in_Chemistry_Step_13

Schrijf de daadwerkelijke uitvoering van het experiment. Als u het experiment alleen hebt gedaan, haalt u het gezuiverde product uit de reactie en weegt u het op een schaal om de massa te berekenen. Aan de andere kant, als het een oefening of een taak is, zou u de daadwerkelijke prestatie-informatie al moeten hebben.

Stel dat de feitelijke reactie 29 gram CO is₂.

Titel afbeelding Calculate_Percent_Yield_in_Chemistry_Step_14

Verdeel de werkelijke opbrengst tussen de theoretische opbrengst. Zorg ervoor dat u dezelfde eenheid gebruikt voor beide waarden (meestal grammen). Het resultaat is een ratio kleiner dan één.

De werkelijke opbrengst was 29 gram, terwijl de theoretische opbrengst 36,7 gram was. Daarom zullen we, als we de berekening uitvoeren, het volgende resultaat verkrijgen:

{ displaystyle { frac {29g} {36,7g}} = 0.79}

Titel afbeelding Calculate_Percent_Yield_in_Chemistry_Step_15

Vermenigvuldig het verkregen resultaat met 100 om het in een percentage om te zetten. Het antwoord is het percentage rendement.

0,79 x 100 = 79, zodat het percentage rendement van het experiment 79% is. Dit betekent dat je 79% van de maximaal mogelijke hoeveelheid CO hebt gemaakt₂.

tips

Sommige studenten verwarren de term percentage opbrengst (het resultaat verkregen van de maximaal mogelijke hoeveelheid) met de procentuele fout (het verschil tussen een experimenteel resultaat van het verwachte resultaat). De juiste formule voor het percentage rendement is ${ displaystyle { frac { text {Werkelijke uitvoering}} { text {Theoretical performance}}} times 100}$
Als u aan de andere kant beide opbrengsten aftrekt, gebruikt u de formule om de procentuele fout te vinden.
Als u sterk verschillende resultaten krijgt, controleert u de eenheden. Als de werkelijke opbrengst afwijkt van de theoretische opbrengst in een orde van grootte of meer, hebt u waarschijnlijk op een bepaald punt in de berekening de verkeerde eenheden gebruikt. Herhaal de procedures en bewaar de eenheden in elke stap van de vergelijking.
Als het percentage rendement groter is dan 100% (en u weet zeker dat de berekeningen correct zijn), betekent dit dat er andere stoffen zijn die het product hebben verontreinigd. Daarom moet u het zuiveren (bijvoorbeeld door het te drogen of te filteren) en het opnieuw wegen.

Delen op sociale netwerken:

Verwant