Het percentage opbrengst is de werkelijke hoeveelheid reactieproduct verkregen uit een reactie vergeleken met de theoretische maximale hoeveelheid die zou kunnen worden verkregen. Een stoichiometrieberekening laat zien hoeveel van elk reactieproduct in een bepaalde reactie kan worden verkregen, gegeven de hoeveelheden van elke gebruikte reactant. Als aan het begin van de reactie te weinig van één reactant wordt geleverd, zal de werkelijke opbrengst dalen en kunnen er enkele reactanten overblijven. Verschillende andere factoren kunnen ook de procentuele opbrengst verminderen.
TL; DR (te lang; niet gelezen)
De procentuele opbrengst wordt gegeven door de werkelijke opbrengst van een bepaald reactieproduct gedeeld door de maximale theoretische opbrengst, beide in grammen, vermenigvuldigd met 100. Gewoonlijk is het opbrengstpercentage minder dan 100 procent als gevolg van onnauwkeurigheden in de metingen, het niet volledig verlopen van de reactie of een beperkte beschikbaarheid van een van de reactanten.
Het theoretische rendement
Een stoichiometrieberekening kan de theoretische opbrengst voor een bepaalde reactie bepalen. De reactievergelijking wordt eerst gebalanceerd en vervolgens worden de reactanten en reactieproducten uitgedrukt in molen van elke stof. Een gram-per-mol conversie geeft de gewichten.
Waterstofgas en zuurstofgas reageren bijvoorbeeld om water te vormen. De ongebalanceerde vergelijking is H2 + O2 = H2O, waarbij de vergelijking laat zien dat de waterstof- en zuurstofgassen bestaan als moleculen met twee atomen. De vergelijking is onevenwichtig omdat er slechts één zuurstofatoom aan de rechterkant en twee aan de linkerkant is. De bijbehorende gebalanceerde vergelijking is 2H2 + O2 = 2H2O.
Het uitdrukken van de gebalanceerde vergelijking in mol betekent dat twee mol waterstofgas en één mol zuurstofgas reageren om twee mol water te vormen. Converteren naar gram met behulp van de gram-atoomgewichten uit een periodiek systeem der elementen geeft de volgende gewichten: één mol waterstofgas: 2 g, één mol zuurstofgas: 32 g en één mol water: 18 gram. Volgens de vergelijking in grammen reageert 4 gram waterstof met 32 gram zuurstof om 36 gram water te vormen, wat de theoretische opbrengst van deze reactie is.
De procentuele opbrengst
Bij echte reacties is de werkelijke opbrengst meestal lager dan de theoretische opbrengst. De gewichten van de reactanten zijn mogelijk niet precies in balans, dus de reactieproducten zijn minder. De reactie gebruikt mogelijk niet alle reactanten omdat, als gas, een deel in de lucht verloren gaat. Soms bevatten de reactanten onzuiverheden die ervoor zorgen dat de reactie stopt, en soms staat het reactieproduct een volledige reactie in de weg. Om al deze redenen wordt er minder product geproduceerd dan het theoretische maximum.
Wanneer het werkelijke gewicht van het reactieproduct lager is dan de theoretische waarde, kan het resultaat worden uitgedrukt als een percentage. Het werkelijke gewicht gedeeld door het theoretische gewicht vermenigvuldigd met 100 geeft het percentage opbrengst van de reactie.
Bij de reactie van waterstof en zuurstof was het theoretische gewicht van het reactieproduct voor 4 gram waterstof en 32 gram zuurstof 36 gram water. Maar in een echte reactie, als 4 gram waterstof in de lucht verbrandt, zou de geproduceerde hoeveelheid water slechts 27 gram kunnen zijn. De werkelijke waarde van 27 gram delen door de theoretische waarde van 36 gram en vermenigvuldigen met 100 geeft 75 procent, de procentuele opbrengst voor deze reactie.