Sådan beregnes procentvis udbytte i kemi: 15 trin

I kemi, teoretisk udbytte er den maksimale mængde produkt en kemisk reaktion kunne skabe baseret på Kemiske ligninger. I virkeligheden er de fleste reaktioner ikke helt effektive. Hvis du udfører eksperimentet, vil du ende med en mindre mængde, den faktisk udbytte. For at udtrykke effektiviteten af en reaktion kan du beregne procent udbytte Brug denne formel: % udbytte = (faktisk udbytte / teoretisk udbytte) x 100. Et procentudbytte på 90% betyder, at reaktionen var 90% effektiv, og 10% af materialerne blev spildt (de undlod at reagere, eller deres produkter blev ikke fanget).

Trin

Del 1 af 3:

Finde den begrænsende reaktant

Start med en afbalanceret kemisk ligning. En kemisk ligning beskriver reaktanterne (på venstre side) reagerer for at danne produkter (på højre side). Nogle problemer vil give dig denne ligning, mens andre beder dig om at skrive det selv, som for et ordproblem. Da atomer ikke er skabt eller ødelagt under en kemisk reaktion, skal hvert element have det samme antal atomer på venstre og højre side.

For eksempel kan oxygen og glucose reagere for at danne carbondioxid og vand: $6 O 2 + C_{6} H_{12} O_{6}$ $6o_ {2} + c_ {6} h _ {{12}} o_ {6}$ → $6 C O 2 + 6 H_{2} O$ $6CO_ {2} + 6H_ {2} o$
Hver side har nøjagtigt 6 carbon (c) atomer, 12 hydrogen (H) atomer og 18 oxygen (O) atomer. Ligningen er afbalanceret.
Læs denne vejledning Hvis du bliver bedt om at afbalancere en ligning selv.

Billedet med titlen Beregn Procent Udbytte i Kemi Trin 2

Beregn den molære masse af hver reaktant. Kig op den molære masse af hvert atom i forbindelsen, og tilsæt derefter dem sammen for at finde den molære masse af den pågældende forbindelse. Gør dette for et enkelt molekyle af forbindelsen.

For eksempel 1 molekyle af ilt (

O 2

$O_ {2}$ ) Indeholder 2 oxygenatomer.

Oxygens molære masse er ca. 16 g / mol. (Du kan finde en mere præcis værdi på et periodisk bord.)

2 oxygenatomer X 16 g / mol pr. Atom = 32 g / mol af

O 2

$O_ {2}$ .

Den anden reaktant, glucose (

C 6 H_{12} O_{6}

$C_ {6} h _ {{12}} o_ {6}$ ) har en molær masse af (6 atomer C x 12 g C / mol) + (12 atomer H x 1 g H / mol) + (6 atomer O x 16 g O / mol) = 180 g / mol.

Billedet med titlen Beregn Procent Udbytte i Kemi Trin 3

3. Konverter mængden af hver reaktant fra gram til mol. Nu er det tid til at se på det specifikke eksperiment, du studerer. Skriv ned mængderne af hver reaktant i gram. Opdele denne værdi ved den sammensatte molære masse for at omdanne mængden til mol.

For eksempel sige, at du startede med 40 gram oxygen og 25 gram glucose.

40 G

O 2

$O_ {2}$ / (32 g / mol) = 1.25 mol ilt.

25g

C 6 H_{12} O_{6}

$C_ {6} h _ {{12}} o_ {6}$ / (180 g / mol) = ca. 0.139 mol glucose.

Billedet med titlen Beregn Procent Udbytte i Kemi Trin 4

4. Find forholdet mellem dine reaktioner. En muldvarp er et nøjagtigt tal for mængden af et stof, og det er lig med 6.022 gange 10 til de 23. effekt elementære enheder, som kunne være atomer, ioner, elektroner eller molekyler.Du ved nu, hvor mange molekyler af hver reaktant du startede med. Opdel molet 1 reaktant med molet af den anden for at finde forholdet mellem de 2 molekyler.

Du startede med 1.25 mol oxygen og 0.139 mol glucose. Forholdet mellem oxygen og glucosemolekyler er 1.25 / 0.139 = 9.0. Det betyder, at du startede med 9 molekyler oxygen for hvert 1 molekyle glucose.

Billedet med titlen Beregn Procent Udbytte i Kemi Trin 5

5. Find det ideelle forhold for reaktionen. Gå tilbage til den afbalancerede ligning, du skrev ned tidligere. Denne afbalancerede ligning fortæller dig det ideelle forhold mellem molekyler: Hvis du bruger dette forhold, vil begge reaktanter blive brugt på samme tid.

Den venstre side af ligningen er

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

$6o_ {2} + c_ {6} h _ {{12}} o_ {6}$ . Koefficienterne fortæller dig, at der er 6 oxygenmolekyler og 1 glucosemolekyle. Det ideelle forhold for denne reaktion er 6 oxygen / 1 glucose = 6.0.

Sørg for at du angiver reaktanterne i samme rækkefølge, du gjorde for det andet forhold. Hvis du bruger ilt / glucose til 1 og glucose / oxygen til den anden, vil dit næste resultat være forkert.

Billedet med titlen Beregn Procent Udbytte i Kemi Trin 6

6. Sammenlign forholdet for at finde den begrænsende reaktant. I en kemisk reaktion bliver 1 af reaktanterne brugt op for de andre. Mængden af det produkt, der er oprettet i reaktionen, er begrænset af reagenset.Sammenlign de 2 forhold, du har beregnet for at identificere den begrænsende reaktant:

Hvis det faktiske forhold er større end det ideelle forhold, så har du mere af den øverste reaktant end du har brug for. Den nederste reaktant i forholdet er den begrænsende reaktant.

Hvis det faktiske forhold er mindre end det ideelle forhold, har du ikke nok af den øverste reaktant, så det er den begrænsende reaktant.

I eksemplet ovenfor er det faktiske forholdet mellem oxygen / glucose (9.0) er større end det ideelle forhold (6.0). Den nederste reaktant, glucose, skal være den begrænsende reaktant.

Del 2 af 3:

Beregning af teoretisk udbytte

1. Identificer dit ønskede produkt. Den højre side af en kemisk ligning viser de produkter, der er skabt af reaktionen. Hvert produkt har et teoretisk udbytte, hvilket betyder mængden af produkt, du ville forvente at få, hvis reaktionen er helt effektiv.

Fortsætter eksemplet ovenfor, analyserer du reaktionen $6 O 2 + C_{6} H_{12} O_{6}$ $6o_ {2} + c_ {6} h _ {{12}} o_ {6}$ → $6 C O 2 + 6 H_{2} O$ $6CO_ {2} + 6H_ {2} o$ . Højre side lister 2 produkter, kuldioxid og vand. Lad os beregne udbyttet af kuldioxid, $C O 2$ $Co_ {2}$ .

Billedet med titlen Beregn Procent Udbytte i Kemi Trin 8

2. Skriv ned antallet af mol af din begrænsende reaktant. Det teoretiske udbytte af et eksperiment er mængden af produkt, der er skabt i perfekte betingelser. For at beregne denne værdi begynder du med mængden af begrænsende reaktant i mol. (Denne proces er beskrevet ovenfor i instruktionerne for at finde den begrænsende reaktant.)

I eksemplet ovenfor opdagede du, at glucose var den begrænsende reaktant. Du har også beregnet, at du startede med 0.139 mol glucose.

Billedet med titlen Beregn Procent Udbytte i Kemi Trin 9

3. Find forholdet mellem molekyler i dit produkt og reaktant. Vende tilbage til den afbalancerede ligning. Opdel antallet af molekyler af dit ønskede produkt ved hjælp af antallet af molekyler af din begrænsende reaktant.

Din afbalancerede ligning er

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

$6o_ {2} + c_ {6} h _ {{12}} o_ {6}$ →

6 C O 2 + 6 H_{2} O

$6CO_ {2} + 6H_ {2} o$ . Der er 6 Molekyler af dit ønskede produkt, kuldioxid (

C O 2

$Co_ {2}$ ). Der er 1 Molekyle af din begrænsende reaktant, glucose (

C 6 H_{12} O_{6}

$C_ {6} h _ {{12}} o_ {6}$ ).

Forholdet mellem carbondioxid og glucose er 6/1 = 6. Med andre ord kan denne reaktion producere 6 molekyler af carbondioxid fra 1 molekyle glucose.

Billedet med titlen Beregn Procent Udbytte i Kemi Trin 10

4. Multiplicer forholdet fra reaktantens mængde i mol. Svaret er det teoretiske udbytte af det ønskede produkt i mol.

Du startede med 0.139 mol glucose og forholdet mellem carbondioxid og glucose er 6. Det teoretiske udbytte af carbondioxid er (0.139 mol glucose) x (6 mol carbondioxid / mole glucose) = 0.834 mol kuldioxid.

Billedet med titlen Beregn Procent Udbytte i Kemi Trin 11

5. Konvertere resultatet til gram. Multiplicer dit svar i mol ved Molar masse af denne forbindelse for at finde det teoretiske udbytte i gram. Dette er en mere bekvem enhed at bruge i de fleste eksperimenter.

For eksempel er den molære masse af CO₂ er omkring 44 g / mol. (Carbon`s molar masse er ~ 12 g / mol og oxygen er ~ 16 g / mol, så totalen er 12 + 16 + 16 = 44.)

Multiplicere 0.834 Moles Co₂ x 44 g / mol co₂ = ~ 36.7 gram. Det teoretiske udbytte af eksperimentet er 36.7 gram co₂.

Del 3 af 3:

Beregning af procentudbytte

1. Forstå procentudbytte. Det teoretiske udbytte, du har beregnet, forudsætter, at alt gik perfekt. I et egentligt eksperiment sker dette aldrig: forurenende stoffer og andre uforudsigelige problemer betyder, at nogle af dine reaktanter vil undlade at konvertere til produktet. Derfor bruger kemikere 3 forskellige koncepter til at henvise til udbytte:

Det teoretiske udbytte er den maksimale mængde af produktet, som eksperimentet kunne gøre.
Det faktiske udbytte er det faktiske beløb, du har oprettet, målt direkte på en skala.
Procenten udbytte = $EN C T U -en L Y jeg E L D T H E O R E T jeg C -en L Y jeg E L D * 100 %$ ${ frac {actualyield} {teoreticalyield}} * 100 %$ . Et procent udbytte på 50% betyder for eksempel, at du endte med 50% af det teoretiske maksimum.

Billedet med titlen Beregn Procent Udbytte i Kemi Trin 13

2. Skriv ned det faktiske udbytte af eksperimentet. Hvis du selv har udført eksperimentet, samles det rensede produkt fra din reaktion og veje det på en balance for at beregne sin masse. Hvis du arbejder på et lektieproblem eller en andens noter, skal det faktiske udbytte være opført.

Lad os sige, at vores faktiske reaktion giver 29 gram co₂.

Billedet med titlen Beregn Procent Udbytte i Kemi Trin 14

3. Opdel det faktiske udbytte ved det teoretiske udbytte. Sørg for at bruge de samme enheder til begge værdier (typisk gram). Dit svar vil være et enheds-mindre forhold.

Det faktiske udbytte var 29 gram, mens det teoretiske udbytte var 36.7 gram.

29 G 36.7 G = 0.79

${ frac {29g} {36.7g}} = 0,79$ .

Billedet med titlen Beregn Procent Udbytte i Kemi Trin 15

4. Multiplicere med 100 for at konvertere til en procentdel. Svaret er det procentvise udbytte.

0.79 x 100 = 79, så procentdelen af eksperimentet er 79%. Du har oprettet 79% af den maksimale mulige mængde CO₂.

Tips

Nogle studerende forvirrer procent udbytte (Hvor meget du har opnået ud af det samlede mulige beløb) med procent fejl (Hvor langt fra et eksperimentelt resultat er fra det forventede resultat). Den korrekte procentimportformel er

EN C T U -en L Y jeg E L D T H E O R E T jeg C -en L Y jeg E L D x 100

${ frac {realyyield} {theoreticalyield}} x100$ . Hvis du trækker de 2 udbytter, bruger du i stedet den procentvise fejlformel i stedet.

Hvis du bliver vildt forskellige resultater, skal du kontrollere dine enheder. Hvis dit faktiske udbytte er forskelligt fra dit teoretiske udbytte ved en størrelsesorden eller mere, brugte du sandsynligvis de forkerte enheder på et tidspunkt i dine beregninger. Gentag beregningerne og hold øje med dine enheder hvert trin i vejen.

Hvis dit procent af udbytte er større end 100% (og du er sikker på, at din matematik er rigtig), har andre stoffer forurenet dit produkt. Rense produktet (f.eks. Ved tørring eller filtrering) og vend det igen.

Video.

Ved at bruge denne service kan nogle oplysninger deles med YouTube.

Del på sociale netværk :