Tabla de Contenidos
Процентът на добива, наричан още процентен добив, е съотношение, което ни казва какво количество продукт от химическа реакция действително се получава чрез извършване на споменатата реакция за всеки 100 части, които се очаква да бъдат получени от продукта въз основа на стехиометрични изчисления. С други думи, той съответства на процента от количеството продукт, което се очаква да бъде получено от химическа реакция, което действително е получено.
Например, ако процентният добив на реакция е 85%, това означава, че за всеки 100 грама (или молове или метрични тона или милиграми и т.н.) продукт, който се очаква да бъде получен, той всъщност е получен експериментално само 85 грама (или молове, метрични тонове, милиграми или други).
По логични причини и поради закона за запазване на материята, който показва, че тя не може да бъде създадена или унищожена, а само трансформирана, процентът на добив никога не може да бъде по-голям от 100%. Ако това не беше така, процентен добив, по-голям от 100%, би означавал, че се получава повече продукт, отколкото е възможно от наличните количества реагенти. Това би било еквивалентно на това да се преструвате, че получавате две или повече торти със съставките за направата само на една.
Формула за процентен добив
Формулата за процентен добив (която се обозначава с %R) има същата форма като всеки друг процент:
където %R е процентният добив, RR се отнася за действителния добив и RT съответства на теоретичния добив.
В тази формула добивите на двете фракции могат да бъдат отчетени във всяка единица, която по някакъв начин представлява количеството получен продукт или се очаква да бъде получено. Единственото условие е и двете да са в едни и същи единици и да работят с едно и също вещество. Например, добивът може да съответства на масата на даден продукт, на броя му молове, на неговия обем и т.н.
Друг важен аспект, който трябва да се отбележи, е фактът, че не е задължително да се изчислява от произведените количества продукт. Процентните добиви могат също да бъдат изчислени от консумираните количества реагент, които са били изразходвани по време на реакцията.
Теоретично и експериментално представяне, защо се различават?
Всеки път, когато смесваме два или повече реагента, за да извършим химическа реакция, можем да изчислим чрез проста стехиометрия количеството продукт, което трябва да получим от известните количества на реагентите, които добавяме. Тъй като това количество продукт (наричано добив) се изчислява от стехиометричните съотношения на химическата реакция, то се нарича теоретичен добив.
От друга страна, количеството продукт, което действително получаваме, когато смесваме количествата реагенти и провеждаме химическата реакция, е това, което е известно като експериментален добив, практически добив или действителен добив .
В идеалния случай бихме получили точно същото количество продукт като това, изчислено чрез стехиометрия. В този случай процентът на доходност ще бъде 100%. Съществува обаче голямо разнообразие от фактори, които правят експерименталното представяне никога не е равно на теоретичното. Някои от тези фактори са:
- Експериментални грешки при измерване както на количествата смесени реагенти, така и при претеглянето или определянето на количеството на получения продукт.
- Наличието на примеси в реагентите.
- Наличието на химични равновесия, които предотвратяват протичането на реакцията до завършване, тъй като част от продуктите се превръщат обратно в реагенти.
- Скоростта на реакцията. Ако реакцията е много бавна и я спрем преждевременно, ще получим по-малко продукт от очакваното.
- Загуби на реагенти и продукти по време на процесите на прехвърляне на вещества от един контейнер в друг.
- Появата на паралелни химични реакции, които компрометират част от реагентите, наред с други.
Много от тези фактори могат да бъдат контролирани до известна степен, но повечето винаги ще присъстват.
Значение на процента на добива
Процентният добив е основна концепция в химията, тъй като ни позволява да разберем и сравним колко ефективна е химическа реакция или синтетичен път за производството на продукт. Колкото по-висок е добивът, т.е. колкото по-близо е до 100%, означава, че реакцията е напреднала в по-голяма степен и че по-голямата част от продукта може да бъде възстановена и претеглена.
От друга страна, нисък процент на добив показва, че голяма част от реагентите, които са реагирали, не могат да бъдат трансформирани в желания продукт. Това има сериозни последици от икономическа гледна точка, тъй като увеличава количеството на реагентите, които трябва да се комбинират, за да се получи дадено количество продукт.
Примери за изчисляване на процент на доходност
Пример 1
изявление
Смесват се достатъчни количества оцетна киселина и етанол, за да се синтезират 20,00 kg етилацетат. При провеждане на реакцията се получават 15,00 kg етилацетат. Определете процентния добив на реакцията.
Решение
Първото нещо, което трябва да направите в този случай, е да извлечете данните от извлечението. Тъй като 15,00 kg етилацетат е действително полученото количество, това съответства на действителния добив. В същото време количеството етилацетат, което трябва да се получи, т.е. теоретичният добив, е 20 kg. С тази информация можем да приложим формулата за процент възвръщаемост:
Отговор
Реакцията има процентен добив от 75%.
Пример 2
изявление
100 мола водороден газ реагират с достатъчно кислород, за да се получи вода. Включената реакция е :
При провеждане на химичната реакция се получават 900 g вода. Определете процентния добив на реакцията.
Решение
В този случай е даден експерименталният добив (който е 900 g вода), но не е даден теоретичният. Ние обаче знаем количеството на един от реагентите, който е бил използван за извършване на реакцията (водород), така че можем да изчислим колко вода трябва да бъде получена, като използваме набор от стехиометрични съотношения:
Сега, след като имаме теоретичния добив, можем да изчислим процентния добив:
Отговор:
Реакцията има само 50% добив. Това означава, че дава само половината от това, което би могло да даде.
Препратки
- Браун, Т. (2021). Химия: Централната наука (11-то издание). Лондон, Англия: Pearson Education.
- Чанг, Р., Манзо, А. R., Lopez, PS, & Herranz, ZR (2020). Химия (10-то издание). Ню Йорк, Ню Йорк: MCGRAW-HILL.
- Flowers, P., Neth, EJ, Robinson, WR, Theopold, K., & Langley, R. (2019). Химия: Атомите първи 2e . Извлечено от https://openstax.org/books/chemistry-atoms-first-2e/pages/1-introduction
- Flowers, P., Theopold, K., Langley, R., & Robinson, WR (2019b). Химия 2д . Извлечено от https://openstax.org/books/chemistry-2e/pages/1-1-chemistry-in-context
