Cum se calculează procentul randament în chimie

În chimie, Randament teoretic este cantitatea maximă de produs O reacție chimică ar putea crea pe baza Ecuații chimice. În realitate, majoritatea reacțiilor nu sunt perfect eficiente. Dacă efectuați experimentul, veți ajunge cu o sumă mai mică, randament real. Pentru a exprima eficiența unei reacții, puteți calcula procent randament Folosind această formulă: % randament = (randament real / randament teoretic) x 100. Un randament procent de 90% înseamnă reacția a fost de 90% eficientă, iar 10% din materiale au fost irosite (acestea nu au reușit să reacționeze sau produsele lor nu au fost capturate).

Pași

Partea 1 din 3:
Găsirea reactantului limitativ
  1. Imagine intitulată Calculează procentul randament în chimie Pasul 1
1
Începeți cu o ecuație chimică echilibrată. O ecuație chimică descrie reactanții (pe partea stângă) care reacționează pentru a forma produse (pe partea dreaptă). Unele probleme vă vor da această ecuație, în timp ce alții vă vor cere să vă scrieți-vă, cum ar fi o problemă de cuvânt. Deoarece atomii nu sunt creați sau distruși în timpul unei reacții chimice, fiecare element ar trebui să aibă același număr de atomi în partea stângă și cea dreaptă.
  • De exemplu, oxigenul și glucoza pot reacționa pentru a forma dioxid de carbon și apă: 6O2+C6H12O6{ DisplayStyle 6o_ {2} + C_ {6} H_ {12} O_ {6}}6O_ {2} + C_ {6} H {{12}} O_ {6} → 6CO2+6H2O{ displaystyle 6CO_ {2} + 6H_ {2} o}6CO_ {2} + 6H_ {2} o
    Fiecare parte are exact 6 atomi de carbon (C), 12 atomi de hidrogen (H) și 18 atomi de oxigen (O). Ecuația este echilibrată.
  • Citiți acest ghid Dacă vi se cere să echilibrați singur o ecuație.
  • Imagine intitulată calculează procentul randament în chimia etapa 2
    2
    Calculați masa molară a fiecărui reactant. Căutați masa molară a fiecărui atom din compus, apoi adăugați-le împreună pentru a găsi masa molară a acelui compus. Faceți acest lucru pentru o singură moleculă a compusului.
  • De exemplu, 1 moleculă de oxigen (O2{ displaystyle o_ {2}}O_ {2}) conține 2 atomi de oxigen.
  • Masa molară a oxigenului este de aproximativ 16 g / mol. (Puteți găsi o valoare mai precisă pe o masă periodică.)
  • 2 atomi de oxigen x 16 g / mol per atom = 32 g / mol de O2{ displaystyle o_ {2}}O_ {2}.
  • Celălalt reactant, glucoză (C6H12O6{ displaystyle c_ {6} h_ {12} O_ {6}}C_ {6} h _ {{12}} _ {6}) are o masă molară de (6 atomi C x 12 g C / mol) + (12 atomi H x 1 g H / mol) + (6 atomi O x 16 g O / mol) = 180 g / mol.
  • Imagine intitulată Calculați procentul randament în etapa 3
    3. Convertiți cantitatea de fiecare reactant de la grame la moli. Acum este timpul să vă uitați la experimentul specific pe care îl studiați. Notați cantitățile fiecărui reactant în grame. Împărțiți această valoare prin masa molară a compusului pentru a converti cantitatea la moli.
  • De exemplu, spuneți că ați început cu 40 de grame de oxigen și 25 de grame de glucoză.
  • 40 G O2{ displaystyle o_ {2}}O_ {2} / (32 g / mol) = 1.25 moli de oxigen.
  • 25g C6H12O6{ displaystyle c_ {6} h_ {12} O_ {6}}C_ {6} h _ {{12}} _ {6} / (180 g / mol) = aproximativ 0.139 moli de glucoză.
  • Imagine intitulată Calculați procentul randament în etapa 4
    4. Găsiți raportul dintre reacțiile dvs. Un mol este un număr exact pentru cantitatea de substanță și este egală cu 6.022 de ori 10 la cele 23 de entități elementare de putere, care ar putea fi atomi, ioni, electroni sau molecule.Acum știți câte molecule din fiecare reactant ați început. Împărțiți molii de 1 reactant cu molii celuilalt pentru a găsi raportul dintre cele 2 molecule.
  • Ați început cu 1.25 de moli de oxigen și 0.139 moli de glucoză. Raportul dintre moleculele de oxigen la glucoză este 1.25 / 0.139 = 9.0. Aceasta înseamnă că ați început cu 9 molecule de oxigen pentru fiecare 1 moleculă de glucoză.
  • Imagine intitulată Calculați procentul randament în chimia Pasul 5
    5. Găsiți raportul ideal pentru reacție. Reveniți la ecuația echilibrată pe care ați scris-o mai devreme. Această ecuație echilibrată vă informează raportul ideal de molecule: dacă utilizați acest raport, ambii reactanți vor fi utilizați în același timp.
  • Partea stângă a ecuației este 6O2+C6H12O6{ DisplayStyle 6o_ {2} + C_ {6} H_ {12} O_ {6}}6O_ {2} + C_ {6} H {{12}} O_ {6}. Coeficienții vă spun că există 6 molecule de oxigen și 1 moleculă de glucoză. Raportul ideal pentru această reacție este de 6 oxigen / 1 glucoză = 6.0.
  • Asigurați-vă că enumerați reactanții în aceeași ordine pe care ați făcut-o pentru celălalt raport. Dacă utilizați oxigen / glucoză pentru 1 și glucoză / oxigen pentru cealaltă, rezultatul următor va fi greșit.
  • Imaginea intitulată Calculați procentul randament în chimia pasului 6
    6. Comparați rapoartele pentru a găsi reactivul limitativ. Într-o reacție chimică, 1 dintre reactanți se epuizează înaintea celorlalți. Cantitatea produsului care este creată în reacție este limitată de reactiv.Comparați cele două rapoarte pe care le-ați calculat pentru a identifica reactantul de limitare:
  • Dacă este raportul real mai mare decât raportul ideal, atunci aveți mai mult de reactantul de sus decât aveți nevoie. Reactantul de jos din raport este reactivul limitativ.
  • Dacă este raportul real mai mica decât raportul ideal, nu aveți suficientă reactantul de sus, deci este reactivul limitativ.
  • În exemplul de mai sus, raportul real al oxigenului / glucozei (9.0) este mai mare decât raportul ideal (6.0). Reactantul inferior, glucoza, trebuie să fie reactivul limitativ.
    • Partea 2 din 3:
    Calcularea randamentului teoretic
    1. Imagine intitulată Calculați procentul randament în chimia Pasul 7
    1. Identificați produsul dorit. Partea dreaptă a unei ecuații chimice enumeră produsele create de reacție. Fiecare produs are un randament teoretic, adică cantitatea de produs pe care doriți să o obțineți dacă reacția este perfect eficientă.
    • Continuând exemplul de mai sus, analizați reacția 6O2+C6H12O6{ DisplayStyle 6o_ {2} + C_ {6} H_ {12} O_ {6}}6O_ {2} + C_ {6} H {{12}} O_ {6} → 6CO2+6H2O{ displaystyle 6CO_ {2} + 6H_ {2} o}6CO_ {2} + 6H_ {2} o. Lista listelor din dreapta 2 produse, dioxid de carbon și apă. Să calculăm randamentul dioxidului de carbon, CO2{ displaystyle co_ {2}}CO_ {2}.
  • Imagine intitulată Calculați procentul randament în chimia Pasul 8
    2. Notați numărul de moli din reactantul dvs. de limitare. Randamentul teoretic al unui experiment este cantitatea de produs creată în condiții perfecte. Pentru a calcula această valoare, începeți cu cantitatea de reactant limitativ în moles. (Acest proces este descris mai sus în instrucțiunile de găsire a reactantului limitativ.)
  • În exemplul de mai sus, ați descoperit că glucoza a fost reactivul limitativ. De asemenea, ați calculat că ați început cu 0.139 moli de glucoză.
  • Imagine intitulată Calculați procentul randament în chimia Pasul 9
    3. Găsiți raportul dintre molecule din produsul dvs. și reactantul dvs. Reveniți la ecuația echilibrată. Împărțiți numărul de molecule ale produsului dorit de numărul de molecule ale reactantului dvs. de limitare.
  • Ecuația dvs. echilibrată este 6O2+C6H12O6{ DisplayStyle 6o_ {2} + C_ {6} H_ {12} O_ {6}}6O_ {2} + C_ {6} H {{12}} O_ {6} → 6CO2+6H2O{ displaystyle 6CO_ {2} + 6H_ {2} o}6CO_ {2} + 6H_ {2} o. Sunt 6 molecule ale produsului dorit, dioxid de carbon (CO2{ displaystyle co_ {2}}CO_ {2}). Există 1 molecula din reactantul dvs. de limitare, glucoza (C6H12O6{ displaystyle c_ {6} h_ {12} O_ {6}}C_ {6} h _ {{12}} _ {6}).
  • Raportul dintre dioxidul de carbon la glucoză este 6/1 = 6. Cu alte cuvinte, această reacție poate produce 6 molecule de dioxid de carbon de la 1 moleculă de glucoză.
  • Imaginea intitulată calculează procentul randament în chimie Pasul 10
    4. Înmulțiți raportul prin cantitatea reactivului în moles. Răspunsul este randamentul teoretic al produsului dorit în moles.
  • Ați început cu 0.139 de moli de glucoză și raportul dintre dioxidul de carbon la glucoză este de 6. Randamentul teoretic al dioxidului de carbon este (0.139 moli glucoză) x (6 moli dioxid de carbon / mol glucoză) = 0.834 Moles dioxid de carbon.
  • Imagine intitulată Calculați procentul randament în chimia Pasul 11
    5. Conversia rezultatului la grame. Înmulțiți răspunsul dvs. în moli de către Masă molară a acestui compus pentru a găsi randamentul teoretic în grame. Aceasta este o unitate mai convenabilă de utilizat în majoritatea experimentelor.
  • De exemplu, masa molară de CO2 este de aproximativ 44 g / mol. (Masa molară a carbonului este de 12 g / mol și oxigenul este de ~ 16 g / mol, astfel încât totalul este 12 + 16 + 16 = 44.)
  • Multiplicați 0.834 Moles Co2 x 44 g / mol co2 = ~ 36.7 grame. Randamentul teoretic al experimentului este de 36.7 grame de CO2.
    • Partea 3 din 3:
    Calcularea randamentului procentual
    1. Imagine intitulată Calculați procentul randament în chimia Pasul 12
    1. Înțelege randamentul procentual. Randamentul teoretic pe care l-ați calculat presupune că totul a mers perfect. Într-un experiment real, acest lucru nu se întâmplă niciodată: contaminanții și alte probleme imprevizibile înseamnă că unii dintre reactanții dvs. nu vor reuși să se convertească la produs. Acesta este motivul pentru care chimistii folosesc 3 concepte diferite pentru a se referi la randament:
    • Randamentul teoretic este cantitatea maximă de produs pe care experimentul îl poate face.
    • Randamentul real este suma reală pe care ați creat-o, măsurată direct pe o scară.
    • Randamentul procentual = ACtUALYIELDTHEoREtICALYIELD*100Ondulație{ DisplayStyle { Frac {actualyield} {theoreticalield}} * 100 %}{ frac {actualyield} {theoreticalield}} * 100 %. Un randament procent de 50%, de exemplu, înseamnă că ați ajuns cu 50% din maximul teoretic.
  • Imaginea intitulată Calculați procentul randament în chimia Pasul 13
    2. Notați randamentul real al experimentului. Dacă ați efectuat singur experimentul, adunați produsul purificat din reacția dvs. și îl cântăriți pe un echilibru pentru a calcula masa. Dacă lucrați la o problemă de temă sau la notele altcuiva, ar trebui să fie enumerate randamentul real.
  • Să spunem că reacția noastră reală câștigă 29 de grame de CO2.
  • Imagine intitulată Calculați procentul randament în chimia Pasul 14
    3. Împărțiți randamentul real prin randamentul teoretic. Asigurați-vă că utilizați aceleași unități pentru ambele valori (de obicei grame). Răspunsul dvs. va fi un raport unitar.
  • Randamentul real a fost de 29 de grame, în timp ce randamentul teoretic a fost de 36.7 grame. 29G36.7G=0.79{ displaystyle { frac {29g} {36.7g}} = 0.79}{ frac {29g} {36.7g}} = 0,79.
  • Imagine intitulată Calculați procentul randament în chimia Pasul 15
    4. Multiplicați cu 100 pentru a converti la un procent. Răspunsul este randamentul procentual.
  • 0.79 x 100 = 79, astfel încât randamentul procentual al experimentului este de 79%. Ați creat 79% din cantitatea maximă posibilă de CO2.

    • sfaturi

    Unii studenți se confundă procent randament (cât de mult ați obținut din totalul sumei posibile) cu Eroare procentuală (Cât de departe este rezultatul experimental din rezultatul așteptat). Formula corectă a randamentului procentual este ACtUALYIELDTHEoREtICALYIELDX100{ DisplayStyle { Frac {actualyield} {theoreticalield}} x100}{ frac {actualyield} {theoreticalield}} x100. Dacă scădeți cele 2 randamente, utilizați în schimb formula de eroare procentuală.
  • Dacă obțineți rezultate diferite, verificați unitățile. Dacă randamentul dvs. real este diferit de randamentul dvs. teoretic printr-o ordine de mărime sau mai mult, ați folosit probabil unitățile greșite la un moment dat în calculele dvs. Repetați calculele și urmăriți unitățile fiecărui pas al drumului.
  • Dacă randamentul la sută este mai mare de 100% (și sunteți sigur că matematica dvs. are dreptate), alte substanțe au contaminat produsul dvs. Purificați produsul (cum ar fi uscarea sau filtrarea) și cântărește-o din nou.

    • Video

    Prin utilizarea acestui serviciu, unele informații pot fi împărtășite cu YouTube.
    Partajați pe rețeaua socială:
    Similar