Co je to teoretický výnos?

Teoretický výtěžek chemické reakce je množství získané z produktu reakce, ve kterém byl omezující reaktant úplně spotřebován. Zatímco chemici se učí vyrovnávat chemické rovnice, v praxi bude jeden reaktant přítomen v méně než stechiometrických množstvích. Reakční činidlo bude omezovat, kolik produktu je možné z reakce. Metoda výpočtu teoretického výnosu je přímá. Použití tohoto výpočtu v reálném prostředí je užitečnější, ale komplexnější.

V prvním kroku výpočtu teoretického výtěžku je zapsána vyvážená chemická rovnice a je zkoumán poměr molů každého reakčního činidla. Množství každého reakčního činidla se stanoví vážením činidel, měřením koncentrací nebo použitím standardních roztoků. Limitující reaktant se zjistí převedením množství přítomných reaktantů na moly každého reaktantu a stanovením, na základě poměrů v prvním kroku, který reaktant dojde, než se všechny ostatní reaktanty použijí. Poměr molů produktu k molům omezujícího reakčního činidla z vyvážené rovnice se vynásobí molem omezujícího reakčního činidla, který je k dispozici pro nalezení molů produktu. Poté pomocí molekulové hmotnosti produktu se tato odpověď převede na gramy produktu nebo jiné vhodné míry.

V laboratoři začínají chemici s navrhovanou reakcí. Reakční produkty jsou předpovídány a potvrzeny experimentem. Rovnovážná chemická rovnice je psána pomocí znalosti reakce. Vzhledem k výchozím koncentracím každého reakčního činidla se vybere limitující reakční činidlo a výtěžek se vypočítá na základě toho, že se tento reaktant úplně převede na produkt. V budoucích experimentech nebo analýze vzorků bude skutečný výnos porovnán s teoretickým výnosem a stanoveny příčiny ztráty produktu.

Pro výpočet teoretického výtěžku je nutné znát reaktanty a produkty reakce. To může být složitější v reálném průmyslovém prostředí ve srovnání s laboratorními podmínkami. Reakce může například probíhat v kyselém nebo zásaditém stavu a může dojít ke korozi trubek, které uvolňují kovy, které mohou působit jako katalyzátory. Laboratorní výpočty by měly být podloženy vzorky odebranými z požadovaného procesu.

Anorganické reakce, zejména ty, které produkují pevnou sraženinu nebo těkavý produkt, se obvykle mohou provádět za podmínek, které poskytují úplnou reakci omezujícího reakčního činidla. Tyto reakce mohou často přinést téměř 100% teorie. Organické reakce často produkují mnohem více vedlejších produktů v důsledku méně čistých proudů reakčních složek a množství možných reakcí. Průmyslové procesy zahrnující organické reakce v průmyslu výsledky zřídkakdy se přibližují teoretickému výnosu. Tyto procesy obvykle vyžadují následné kroky separace a čištění.