Die prozentuale Ausbeute ist die tatsächliche Menge an Reaktionsprodukt, die aus einer Reaktion erhalten wird, verglichen mit der theoretisch maximal erhältlichen Menge. Eine stöchiometrische Berechnung zeigt, wie viel von jedem Reaktionsprodukt in einer bestimmten Reaktion erhalten werden könnte, wenn die Mengen jedes verwendeten Reaktanten gegeben sind. Wenn zu Beginn der Reaktion zu wenig von einem Reaktanten bereitgestellt wird, sinkt die tatsächliche Ausbeute und es können einige Reaktanten übrig bleiben. Mehrere andere Faktoren können die prozentuale Ausbeute ebenfalls verringern.
TL; DR (zu lang; nicht gelesen)
Die prozentuale Ausbeute ergibt sich aus der tatsächlichen Ausbeute eines bestimmten Reaktionsprodukts geteilt durch die maximale theoretische Ausbeute, beide in Gramm, multipliziert mit 100. Üblicherweise beträgt die prozentuale Ausbeute weniger als 100 Prozent aufgrund von Ungenauigkeiten bei den Messungen, der nicht vollständig verlaufenden Reaktion oder einer begrenzten Verfügbarkeit eines der Reaktanten.
Der theoretische Ertrag
Eine stöchiometrische Berechnung kann die theoretische Ausbeute für eine bestimmte Reaktion bestimmen. Die Reaktionsgleichung wird zuerst ausgeglichen, und dann werden die Reaktanten und Reaktionsprodukte in Mol jeder Substanz ausgedrückt. Eine Gramm-pro-Mol-Umrechnung ergibt die Gewichte.
Beispielsweise reagieren Wasserstoffgas und Sauerstoffgas zu Wasser. Die unausgeglichene Gleichung ist H2 + Aus2 = H2O, wobei die Gleichung zeigt, dass die Gase Wasserstoff und Sauerstoff als zweiatomige Moleküle existieren. Die Gleichung ist unausgeglichen, weil es nur ein Sauerstoffatom rechts und zwei links gibt. Die entsprechende ausgeglichene Gleichung lautet 2H2 + Aus2 = 2H2Ö.
Die ausgewogene Gleichung in Mol auszudrücken bedeutet, dass zwei Mol Wasserstoffgas und ein Mol Sauerstoffgas reagieren, um zwei Mol Wasser zu bilden. Die Umrechnung in Gramm unter Verwendung der Gramm-Atomgewichte aus einem Periodensystem der Elemente ergibt die folgende Gewichte: ein Mol Wasserstoffgas: 2 g, ein Mol Sauerstoffgas: 32 g und ein Mol Wasser: 18gr. Nach der Gleichung in Gramm reagieren 4 Gramm Wasserstoff mit 32 Gramm Sauerstoff zu 36 Gramm Wasser, was der theoretischen Ausbeute dieser Reaktion entspricht.
Der prozentuale Ertrag
Bei realen Reaktionen ist die tatsächliche Ausbeute in der Regel geringer als die theoretische Ausbeute. Die Gewichte der Reaktanten sind möglicherweise nicht genau ausgewogen, so dass die Reaktionsprodukte geringer sind. Bei der Reaktion werden möglicherweise nicht alle Reaktanten verwendet, da ein Teil als Gas an die Luft verloren geht. Manchmal weisen die Reaktanten Verunreinigungen auf, die zum Abbruch der Reaktion führen, und manchmal behindert das Reaktionsprodukt eine vollständige Reaktion. Aus all diesen Gründen wird weniger Produkt produziert als das theoretische Maximum.
Wenn das tatsächliche Gewicht des Reaktionsprodukts geringer als der theoretische Wert ist, kann das Ergebnis in Prozent ausgedrückt werden. Das tatsächliche Gewicht dividiert durch das theoretische Gewicht multipliziert mit 100 ergibt die prozentuale Ausbeute der Reaktion.
Bei der Reaktion von Wasserstoff und Sauerstoff betrug das theoretische Gewicht des Reaktionsprodukts für 4 Gramm Wasserstoff und 32 Gramm Sauerstoff 36 Gramm Wasser. Aber in einer echten Reaktion, wenn 4 Gramm Wasserstoff in der Luft verbrennen, könnte die produzierte Wassermenge nur 27 Gramm betragen. Dividiert man den tatsächlichen Wert von 27 Gramm durch den theoretischen Wert von 36 Gramm und multipliziert mit 100, erhält man 75 Prozent, die prozentuale Ausbeute für diese Reaktion.