Θεωρητική απόδοση είναι η ποσότητα του a προϊόν που λαμβάνεται από την πλήρη μετατροπή του περιοριστικού αντιδραστηρίου σε μια χημική αντίδραση. Είναι η ποσότητα του προϊόντος που προκύπτει από μια τέλεια (θεωρητική) χημική αντίδραση, και έτσι δεν είναι η ίδια με το ποσό που πραγματικά θα πάρετε από μια αντίδραση στο εργαστήριο. Η θεωρητική απόδοση εκφράζεται συνήθως σε γραμμάρια ή γραμμομόρια.
Σε αντίθεση με τη θεωρητική απόδοση, η πραγματική απόδοση είναι η ποσότητα του προϊόντος που παράγεται πραγματικά από μια αντίδραση. Η πραγματική απόδοση είναι συνήθως μικρότερη ποσότητα, επειδή λίγες χημικές αντιδράσεις προχωρούν με απόδοση 100% λόγω της απώλειας της ανάκτησης του προϊόντος και επειδή ενδέχεται να προκύψουν άλλες αντιδράσεις που μειώνουν το προϊόν προϊόν. Μερικές φορές μια πραγματική απόδοση είναι περισσότερο από μια θεωρητική απόδοση, πιθανώς λόγω μιας δευτερογενούς αντίδρασης που παράγει πρόσθετο προϊόν ή επειδή το ανακτηθέν προϊόν περιέχει ακαθαρσίες.
Ο λόγος μεταξύ πραγματικής απόδοσης και θεωρητικής απόδοσης δίνεται συνήθως ως ποσοστιαία απόδοση:
Ποσοστό απόδοσης = Μάζα πραγματικής απόδοσης / Μάζα θεωρητικής απόδοσης x 100 τοις εκατό
Πώς να υπολογίσετε τη θεωρητική απόδοση
Η θεωρητική απόδοση βρίσκεται με την ταυτοποίηση του περιοριστικού αντιδραστηρίου μιας ισορροπημένης χημικής εξίσωσης. Για να το βρούμε, το πρώτο βήμα είναι ισορροπία της εξίσωσης, αν δεν είναι ισορροπημένη.
Το επόμενο βήμα είναι να προσδιοριστεί το περιοριστικό αντιδραστήριο. Αυτό βασίζεται στην γραμμομοριακή αναλογία μεταξύ των αντιδραστηρίων. Το περιοριστικό αντιδραστήριο δεν βρίσκεται σε περίσσεια, οπότε η αντίδραση δεν μπορεί να προχωρήσει όταν εξαντληθεί.
Για να βρείτε το περιοριστικό αντιδραστήριο:
- Εάν η ποσότητα των αντιδραστηρίων δίδεται σε γραμμομόρια, μετατρέψτε τις τιμές σε γραμμάρια.
- Χωρίστε τη μάζα του αντιδραστηρίου σε γραμμάρια με το μοριακό βάρος του σε γραμμάρια ανά γραμμομόριο.
- Εναλλακτικά, για ένα υγρό διάλυμα, μπορείτε να πολλαπλασιάσετε την ποσότητα ενός αντιδρώντος διαλύματος σε χιλιοστόλιτρα με την πυκνότητα του σε γραμμάρια ανά χιλιοστόλιτρο. Στη συνέχεια, διαιρέστε την προκύπτουσα τιμή από τη μοριακή μάζα του αντιδραστηρίου.
- Πολλαπλασιάστε τη μάζα που λαμβάνεται χρησιμοποιώντας οποιαδήποτε από τις μεθόδους με τον αριθμό μορίων αντιδραστηρίου στην ισορροπημένη εξίσωση.
- Τώρα γνωρίζετε τα σκουλήκια κάθε αντιδραστηρίου. Συγκρίνετε αυτό με τη γραμμομοριακή αναλογία των αντιδραστηρίων για να αποφασίσετε ποια είναι διαθέσιμη σε περίσσεια και που θα εξαντληθεί πρώτα (το περιοριστικό αντιδραστήριο).
Μόλις προσδιορίσετε το περιοριστικό αντιδραστήριο, πολλαπλασιάστε τα γραμμομόρια του περιοριστικού χρόνου αντίδρασης με την αναλογία μεταξύ γραμμομορίων του περιοριστικού αντιδραστηρίου και του προϊόντος από την ισορροπημένη εξίσωση. Αυτό σας δίνει τον αριθμό γραμμομορίων κάθε προϊόντος.
Για να πάρετε τα γραμμάρια του προϊόντος, πολλαπλασιάστε τα mole από κάθε προϊόν με το μοριακό του βάρος.
Για παράδειγμα, σε ένα πείραμα στο οποίο παρασκευάζετε ακετυλοσαλικυλικό οξύ (ασπιρίνη) από σαλικυλικό οξύ, γνωρίζετε από την ισορροπημένη εξίσωση για τη σύνθεση της ασπιρίνης ότι η γραμμομοριακή αναλογία μεταξύ του περιοριστικού αντιδραστηρίου (σαλικυλικό οξύ) και του προϊόντος (ακετυλοσαλικυλικό οξύ) είναι 1: 1.
Αν έχετε 0,00153 γραμμομόρια σαλικυλικού οξέος, η θεωρητική απόδοση είναι:
Θεωρητική απόδοση = 0,00153 mol σαλικυλικού οξέος χ (1 mol ακετυλοσαλικυλικό οξύ / 1 mol σαλικυλικό οξύ) χ (180,2 g ακετυλοσαλικυλικό οξύ / 1 mole ακετυλοσαλικυλικό οξύ
Θεωρητική απόδοση = 0,276 γραμμάρια ακετυλοσαλικυλικού οξέος
Φυσικά, όταν ετοιμάζετε ασπιρίνη, δεν θα πάρετε ποτέ αυτό το ποσό. Αν πάρετε πάρα πολλά, πιθανότατα έχετε υπερβολικό διαλύτη ή αλλιώς το προϊόν σας είναι ακάθαρτο. Πιο πιθανό, θα πάρετε πολύ λιγότερο επειδή η αντίδραση δεν θα προχωρήσει 100 τοις εκατό και θα χάσετε κάποιο προϊόν προσπαθώντας να το ανακτήσει (συνήθως σε ένα φίλτρο).