Wydajność procentowa to rzeczywista ilość produktu reakcji otrzymanego z reakcji w porównaniu z teoretyczną maksymalną ilością, jaką można uzyskać. Obliczenie stechiometrii pokazuje, ile każdego produktu reakcji można uzyskać w konkretnej reakcji, biorąc pod uwagę ilości każdego użytego reagenta. Jeśli na początku reakcji dostarczono zbyt mało jednego reagenta, rzeczywista wydajność spadnie i niektóre reagenty mogą pozostać. Kilka innych czynników może również obniżyć procentową wydajność.
TL; DR (zbyt długi; Nie czytałem)
Wydajność procentowa jest podana przez rzeczywistą wydajność konkretnego produktu reakcji podzieloną przez maksymalną wydajność teoretyczną, obie w gramach, pomnożoną przez 100. Zwykle wydajność procentowa jest mniejsza niż 100% z powodu niedokładności pomiarów, braku zakończenia reakcji lub ograniczonej dostępności jednego z reagentów.
Wydajność teoretyczna
Obliczenie stechiometrii może określić wydajność teoretyczną dla konkretnej reakcji. Równanie reakcji jest najpierw równoważone, a następnie reagenty i produkty reakcji wyrażane są w molach każdej substancji. Wagę daje konwersja gram na mol.
Na przykład gazowy wodór i gazowy tlen reagują, tworząc wodę. Niezrównoważone równanie to H2 + O2 = H2O, z równaniem pokazującym, że wodór i tlen istnieją jako cząsteczki dwuatomowe. Równanie jest niezrównoważone, ponieważ po prawej stronie znajduje się tylko jeden atom tlenu, a po lewej dwa. Odpowiednie zrównoważone równanie to 2H2 + O2 = 2H2O.
Wyrażenie zrównoważonego równania w molach oznacza, że dwa mole gazowego wodoru i jeden mol gazowego tlenu reagują, tworząc dwa mole wody. Konwersja na gramy przy użyciu gramów mas atomowych z układu okresowego pierwiastków daje następujące wagi: jeden mol gazowego wodoru: 2 g, jeden mol gazowego tlenu: 32 g oraz jeden mol wody: 18g. Zgodnie z równaniem w gramach, 4 gramy wodoru reagują z 32 gramami tlenu, tworząc 36 gramów wody, co jest teoretyczną wydajnością tej reakcji.
Procentowa wydajność
W rzeczywistych reakcjach rzeczywista wydajność jest zwykle niższa niż wydajność teoretyczna. Masy reagentów mogą nie być dokładnie zrównoważone, więc produkty reakcji są mniejsze. Reakcja może nie wykorzystywać wszystkich reagentów, ponieważ jako gaz część jest ulatniana do powietrza. Czasami reagenty zawierają zanieczyszczenia, które powodują zatrzymanie reakcji, a czasami produkt reakcji przeszkadza w zakończeniu reakcji. Z tych wszystkich powodów wytwarza się mniej produktu niż teoretyczne maksimum.
Gdy rzeczywista masa produktu reakcji jest mniejsza niż wartość teoretyczna, wynik można wyrazić w procentach. Rzeczywista waga podzielona przez teoretyczną wagę pomnożoną przez 100 daje procentową wydajność reakcji.
W reakcji wodoru i tlenu teoretyczna masa produktu reakcji na 4 gramy wodoru i 32 gramy tlenu wynosiła 36 gramów wody. Ale w prawdziwej reakcji, jeśli 4 gramy wodoru spalą się w powietrzu, ilość wytworzonej wody może wynosić tylko 27 gramów. Dzieląc rzeczywistą wartość 27 gramów przez wartość teoretyczną 36 gramów i pomnożoną przez 100 daje 75 procent, procentową wydajność tej reakcji.