Cum se calculează randamentul procentual în chimie

În chimie, randament teoretic

conținut

Pași
Metoda 1găsirea reactivului limitator
Metoda 2calculul randamentului teoretic
Metoda 3calculul venitului procentual
Sfaturi

reprezintă cantitatea maximă de produs pe care o reacție chimică este capabilă să o producă. În realitate, majoritatea reacțiilor nu sunt perfect eficiente: atunci când executați un experiment, ajungeți la o sumă mai mică, numită venitul real. Pentru a exprima eficiența unei reacții, este posibil să se calculeze randament procentual cu formula % randament = (randament efectiv / randament teoretic) × 100. Un randament procentual de 90% înseamnă că reacția a avut loc cu o eficiență de 90% și că 10% din materiale au fost irosite (fie nereacționate, fie produsele lor nu au fost colectate).

pași

Metoda 1
Găsirea reactivului limitator

Imaginea intitulată Calculați procentul de randament în chimie Pasul 1

Începeți cu o ecuație chimică echilibrată. O ecuație chimică descrie reactivii (în partea stângă) care reacționează pentru a forma produse (în partea dreaptă). Unele probleme vor da ecuației și alții vă vor cere să o scrieți. Deoarece atomii nu sunt creați sau distruși în timpul unei reacții chimice, fiecare element trebuie să conțină aceeași cantitate de atomi atât pe partea stângă, cât și pe cea dreaptă.

De exemplu, oxigenul și glucoza pot reacționa unul cu celălalt pentru a forma dioxid de carbon și oxigen: ${ displaystyle 6O2 + C6H12O6}$ → ${ displaystyle 6CO2 + 6H2O}$
Fiecare parte are exact șase atomi de carbon (C), 12 atomi de hidrogen (H) și 18 atomi de oxigen (O). Ecuația este echilibrată.
Citiți acest ghid dacă trebuie să echilibrați o ecuație chimică pe cont propriu.

Se calculează masa molară a fiecărui reactiv. Căutați masa molară a fiecărui atom prezent în compus și adăugați-le pentru a calcula masa molară totală. Faceți acest lucru cu privire la o singură moleculă compusă.

De exemplu, o moleculă de oxigen ( ${ displaystyle O2}$ ) conține doi atomi ai elementului.
Masa molară a oxigenului este de aproximativ 16 g / mol (veți găsi o valoare mai precisă pe un tabel periodic).
Doi atomi de oxigen × 16 g / mol pe atom = 32 g / mol de ${ displaystyle O2}$ C6H126C6H12O6,) are o masă molară egală cu (șase C × 12 g C / mol) + (12 H × 1 g H / mol) + (șase O × 16 g O mol) atomi = 180 g / mol.

Transformați cantitatea fiecărui reactiv de la grame la cariere. Acum este momentul să privim exact la experimentul studiat. Scrieți cantitățile fiecărui reactiv în grame. Apoi divizați valoarea de masa moleculară a compusului pentru a converti cantitatea la molii.

De exemplu, să presupunem că ați început cu 40 de grame de oxigen și 25 de grame de glucoză.
40 g ${ displaystyle O2}$ / (32 g / mol) = 1,25 moli de oxigen.
25 g $C6H12O6,$ / (180 g / mol) = circa 0,139 mol de glucoză.

Găsiți proporția de reacții. Amintiți-vă că un mol este o valoare foarte mare pe care chimistii o folosesc pentru a face un "număr" al moleculelor. În acest fel, știți câte molecule reacționează fiecare reactiv. Împărțiți cantitatea de moli de reactivi de către carierele celeilalte pentru a găsi raportul dintre cele două molecule.

Ați început cu 1,25 moli de oxigen și 0,139 moli de glucoză. Proporția moleculelor de oxigen în raport cu cantitatea de molecule de glucoză este egală cu 1,25 / 0,136 = 9,0. Asta înseamnă că ați început cu nouă molecule de oxigen pentru fiecare moleculă de glucoză.

Determinați proporția ideală a reacției. Reveniți la ecuația echilibrată scrisă mai devreme. Acesta vă arată proporția ideală a moleculelor: când se utilizează, ambii reactivi vor fi consumați simultan.

Partea stângă a ecuației este 62+C6H126{ displaystyle 6O2 + C6H12O6}
6
Comparați proporțiile pentru a găsi reactivul limitator. Într-o reacție chimică, unul dintre reactivi este consumat înainte de celălalt. Acest reactiv limitator determină măsura în care poate apărea o reacție chimică. Comparați proporțiile calculate pentru a vă identifica:
- Dacă raportul curent este mai mult decât idealul, acest lucru indică faptul că aveți mai mult reactiv decât aveți nevoie. Raportul de reactiv mai scăzut va fi reactivul limitator.
- Dacă raportul curent este mai puțin decât idealul, acest lucru indică faptul că nu aveți suficient reactiv de vârf, deci acesta va fi reactivul limitator.
- În exemplul de mai sus, raportul efectiv de oxigen / glucoză (9.0) este mai mare decât raportul ideal (6.0). Reactivul inferior, glucoza, va reprezenta reactivul limitator.

Metoda 2
Calculul randamentului teoretic

Identificați produsul dorit. Partea dreaptă a unei ecuații chimice enumeră produsele create de reacție. Fiecare produs are un randament teoretic, indicând cantitatea de produs care este de așteptat dacă reacția este perfect eficientă.

Continuând exemplul de mai sus, analizați reacția ${ displaystyle 6O2 + C6H12O6}$ → ${ displaystyle 6CO2 + 6H2O}$ C2{ displaystyle CO2}.

Imaginea intitulată Calculați procentul de randament în chimie Pasul 8

Notați cantitatea de reactiv limitator. Randamentul teoretic al unui experiment este egal cu cantitatea de produs creată în condiții perfecte. Pentru a calcula această valoare, începeți cu cantitatea de reactiv limitator în mol (acest proces este descris mai sus în instrucțiunile privind modul de găsire a reactivului limitator).

În exemplul anterior, ați descoperit că glucoza a fost reactivul limitator. În plus, ați calculat că ați început cu 0,139 moli de glucoză.

Imaginea intitulată Calculați procentul de randament în chimie Pasul 9

Se calculează proporția de molecule prezente în produs și în reactiv. Du-te înapoi la ecuația echilibrată. Împărțiți cantitatea de molecule a produsului dorit cu cantitatea de molecule ale reactantului limitativ.

Ecuația echilibrată va fi ${ displaystyle 6O2 + C6H12O6}$ → ${ displaystyle 6CO2 + 6H2O}$ C2{ displaystyle CO2}). acolo 1 limită a moleculei reactivului sau glucoză ( ${ display style C6H12O6}$ ).
Raportul de dioxid de carbon la glucoză este egal cu 6/1 = 6. Cu alte cuvinte, această reacție poate produce șase molecule de dioxid de carbon de la o moleculă de glucoză.

Se multiplică raportul cu cantitatea de reactiv în mol. Răspunsul va fi egal cu randamentul teoretic al produsului dorit în moli.

Ai început cu 0,139 moli de glucoză și de dioxid de carbon în glucoză raportul este egal cu 6. Randamentul teoretic al dioxidului de carbon este egal cu (0,139 moli de glucoză) x (dioxid de carbon 6 mol / mol de glucoză ) = 0,834 moli de dioxid de carbon.

Convertiți rezultatul în grame. Înmulți răspunsul în cariere cu molară din compus pentru a calcula randamentul teoretic în grame. Aceasta este o unitate mai convenabilă de utilizat în majoritatea experimentelor.

De exemplu, masa molară a CO₂ corespunde la aproximativ 44 g / mol (masa molară de carbon este de ~ 12 g / mol și oxigen, ~ 16 g / mol, în total 12 + 16 + 16 = 44).
Înmulțiți 0,834 moli CO₂ × 44 g / mol CO₂ = ~ 36,7 grame. Randamentul teoretic al experimentului este egal cu 36,7 grame de CO₂.

Metoda 3
Calculul venitului procentual

Imaginea intitulată Calculați procentul de randament în chimie Pasul 12

Înțelegeți randamentul procentual. Randamentul teoretic calculat presupune că totul a funcționat perfect. Într-un experiment real, acest lucru nu se întâmplă niciodată: contaminanții și alte probleme imprevizibile indică faptul că unii dintre reactivi nu vor fi transformați în produs. Din acest motiv, chimistii folosesc trei concepte diferite pentru a se referi la randament:

Randamentul teoretic reprezintă cantitatea maximă de produs care poate rezulta din experiment.
Venitul real reprezintă suma care a fost produsă și măsurată direct pe un sold.
Randamentul procentual = RșindeumșinTRșiLRșindeumșinTTșireuc*100%{ displaystyle { frac {TrueReal} {NetRelated}} * 100 %}
2
Scrieți randamentul real al experimentului. Dacă ați făcut-o singur, adăugați tot produsul rezultat din ecuație și cântăriți-l pe o scală pentru a calcula masa. Dacă lucrați cu o problemă de temă sau citiți notele cuiva, venitul real ar trebui să fie clar descris.
- Să spunem că reacția produce aici 29 de grame de CO₂.
3
Împărțiți randamentul real cu randamentul teoretic. Nu uitați să utilizați aceleași unități de măsură pentru ambele valori (de obicei în grame). Răspunsul va fi un raport fără o unitate de măsură.
- Randamentul real a fost de 29 grame, dar randamentul teoretic a indicat 36,7 grame. 29g36,7g=0,79{ displaystyle { frac {29g} {36,7g}} = 0,79}
  4
  Multiplicați rezultatul cu 100 pentru al converti la un procent. Răspunsul va fi egal cu randamentul procentual.
  0,79 × 100 = 79, astfel încât randamentul procentual este de 79%. Ați produs 79% din cantitatea maximă de CO₂.

sfaturi

Unii studenți se confundă randament procentual (cât de mult a fost obținut din suma totală posibilă) cu eroare procentuală (deoarece rezultatul experimental se abate de la rezultatul așteptat). Formula corectă a venitului procentual este ${ displaystyle { frac {TrueReal} {NetRelated}} * 100 %}$ Distribuiți pe rețelele sociale: