Teoretisk avkastningsdefinition i kemi

Teoretiskt utbyte är mängden av en produkt erhållen från fullständig omvandling av den begränsande reaktanten i en kemisk reaktion. Det är mängden produkt som härrör från en perfekt (teoretisk) kemisk reaktion, och därmed inte samma som den mängd du faktiskt får från en reaktion i labbet. Teoretiskt utbyte uttrycks vanligen i termer av gram eller mol.

Till skillnad från teoretiskt utbyte är det faktiska utbytet den mängd produkt som faktiskt produceras genom en reaktion. Faktiskt utbyte är vanligtvis en mindre kvantitet eftersom få kemiska reaktioner fortsätter med 100% effektivitet på grund av förlust av produkten och eftersom andra reaktioner kan förekomma som minskar produkten. Ibland är ett faktiskt utbyte mer än ett teoretiskt utbyte, möjligen på grund av en sekundär reaktion som ger ytterligare produkt eller eftersom den utvunna produkten innehåller föroreningar.

Förhållandet mellan faktisk avkastning och teoretisk avkastning anges ofta som procent avkastning:

Procent avkastning = Mass av verkligt utbyte / Mass av teoretiskt utbyte x 100 procent

Hur man beräknar teoretiskt avkastning

Teoretiskt utbyte hittas genom att identifiera den begränsande reaktanten i en balanserad kemisk ekvation. För att hitta det är det första steget att balansera ekvationen, om den är obalanserad.

Nästa steg är att identifiera den begränsande reaktanten. Detta är baserat på molförhållandet mellan reaktanterna. Den begränsande reaktanten hittas inte i överskott, så reaktionen kan inte fortsätta när den har använts.

För att hitta den begränsande reaktanten:

1. Om mängden reaktanter anges i mol, konverterar du värdena till gram.
2. Dela massan på reaktanten i gram med dess molekylvikt i gram per mol.
3. Alternativt kan du för en flytande lösning multiplicera mängden av en reaktantlösning i milliliter med densiteten i gram per milliliter. Dela sedan det resulterande värdet med reaktantens molmassa.
4. Multiplicera massan som erhålls med hjälp av endera metoden med antalet mol reaktant i den balanserade ekvationen.
5. Nu känner du mol för varje reaktant. Jämför detta med det molära förhållandet mellan reaktanterna för att bestämma vilket som är tillgängligt i överskott och vilket som först kommer att användas upp (den begränsande reaktanten).

När du har identifierat den begränsande reaktanten multiplicerar du molen med begränsande reaktion gånger förhållandet mellan mol begränsande reaktant och produkt från den balanserade ekvationen. Detta ger dig antalet mol för varje produkt.

För att få gram av produkten multiplicerar du molerna för varje produkt med dess molekylvikt.

Till exempel, i ett experiment där du framställer acetylsalicylsyra (aspirin) från salicylsyra, vet du från den balanserade ekvationen för syntes av aspirin att molförhållandet mellan den begränsande reaktanten (salicylsyra) och produkten (acetylsalicylsyra) är 1: 1.

Om du har 0,00153 mol salicylsyra är det teoretiska utbytet:

Teoretiskt utbyte = 0,00153 mol salicylsyra x (1 mol acetylsalicylsyra / 1 mol salicylsyra) x (180,2 g acetylsalicylsyra / 1 mol acetylsalicylsyra)

Teoretiskt utbyte = 0,276 gram acetylsalicylsyra

Naturligtvis, när du förbereder aspirin, får du aldrig det beloppet. Om du får för mycket, har du antagligen överskott av lösningsmedel eller annars är din produkt oren. Mer troligt kommer du att få mycket mindre eftersom reaktionen inte fortsätter 100 procent och du förlorar en produkt som försöker återställa den (vanligtvis på ett filter).