Hiệu suất lý thuyết trong một phản ứng hóa học là lượng sản phẩm thu được từ việc chuyển đổi hoàn toàn chất phản ứng hạn chế . Đây là lượng sản phẩm thu được từ một phản ứng hóa học hoàn hảo (về lý thuyết) và do đó không giống với lượng thực tế thu được khi phản ứng xảy ra trong phòng thí nghiệm. Năng suất lý thuyết thường được biểu thị bằng gam hoặc nốt ruồi.
Không giống như hiệu suất lý thuyết, hiệu suất thực tế là lượng sản phẩm mà một phản ứng thực sự tạo ra . Sản lượng thực tế thường là một lượng nhỏ hơn, vì một số phản ứng hóa học có hiệu suất 100% vì có sự mất mát trong quá trình thu hồi sản phẩm; Các phản ứng khác làm giảm sản phẩm cũng có thể xảy ra. Tuy nhiên, đôi khi năng suất thực tế cao hơn năng suất lý thuyết, có thể do một số phản ứng phụ dẫn đến sản phẩm bổ sung hoặc do sản phẩm thu hồi có chứa tạp chất.
Tỷ lệ giữa năng suất thực tế và năng suất lý thuyết thường được biểu thị bằng năng suất phần trăm :
Phần trăm năng suất = Khối lượng năng suất thực tế / Khối lượng năng suất lý thuyết, tính bằng phần trăm.
Quy trình tính năng suất lý thuyết
Hiệu suất lý thuyết được tìm thấy khi thuốc thử giới hạn từ phương trình hóa học cân bằng đã được xác định. Để tìm nó, bước đầu tiên là điều chỉnh phương trình nếu không.
Bước tiếp theo là xác định chất phản ứng hạn chế, dựa trên tỷ lệ mol giữa các chất phản ứng. Như tên gọi của nó, thuốc thử giới hạn không dư thừa, vì vậy phản ứng không thể tiếp tục khi nó cạn kiệt.
Quy trình tìm chất phản ứng giới hạn như sau:
- Nếu số lượng chất phản ứng được đưa ra trong mol, chuyển đổi các giá trị sang gam.
- Chia khối lượng của chất phản ứng tính bằng gam cho trọng lượng phân tử của nó tính bằng gam trên mol.
- Đối với dung dịch lỏng, một phương pháp tính toán khác là nhân lượng dung dịch phản ứng tính bằng mililit với mật độ của nó tính bằng gam trên mililit. Sau đó chia giá trị thu được cho khối lượng mol của chất phản ứng.
- Nhân khối lượng, thu được bằng bất kỳ phương pháp nào đã thảo luận, với số mol chất phản ứng trong phương trình đã cân bằng.
- Bây giờ bạn đã biết số mol của mỗi chất phản ứng. So sánh tỷ lệ này với tỷ lệ mol của các chất phản ứng để quyết định chất nào dư thừa và chất nào sẽ được tiêu thụ trước: chất sau sẽ là chất phản ứng hạn chế.
Sau khi bạn xác định được chất phản ứng giới hạn, hãy nhân số mol của phản ứng giới hạn với tỷ lệ số mol của chất phản ứng giới hạn với tích của phương trình đã có. Kết quả này tương ứng với số mol của mỗi sản phẩm.
Để có được số gam sản phẩm, hãy nhân số mol của từng sản phẩm với trọng lượng phân tử của nó.
Hãy xem một ví dụ:
Trong một thí nghiệm trong đó axit acetylsalicylic (aspirin) được điều chế từ axit salicylic, người ta biết từ phương trình cân bằng để tổng hợp aspirin rằng tỷ lệ mol giữa chất phản ứng hạn chế (axit salicylic) và sản phẩm (axit acetylsalicylic ) là 1: 1.
Nếu bạn có 0,00153 mol axit salicylic, năng suất lý thuyết là:
Hiệu suất lý thuyết = 0,00153 mol axit salicylic x (1 mol axit acetylsalicylic/1 mol axit salicylic) x (180,2 g axit acetylsalicylic/1 mol axit acetylsalicylic).
Năng suất lý thuyết = 0,276 gam axit acetylsalicylic
Tất nhiên, khi chuẩn bị một viên aspirin bạn không bao giờ lấy đủ số lượng đó. Nếu bạn lấy quá nhiều, có thể bạn đã thừa dung môi hoặc sản phẩm của bạn không tinh khiết. Rất có thể bạn sẽ nhận được ít hơn rất nhiều vì phản ứng không xử lý 100% và một số sản phẩm sẽ luôn bị mất khi cố gắng khôi phục nó (thường được để lại trong bộ lọc).
