Jaký je teoretický výnos?

Teoretický výnos chemické reakce je množství získané produktem reakce, ve které byl omezující reaktant zcela spotřebován. Zatímco chemici se učí vyrovnat chemické rovnice, v praxi bude jeden reaktant přítomen v méně než stechiometrickém množství. Reakční prostředek omezí, kolik produktu je z reakce možné. Metoda výpočtu teoretického výnosu je jednoduchá. Použití tohoto výpočtu v prostředí skutečného světa je užitečnější, ale složitější.

V prvním kroku výpočtu teoretického výnosu je vyvážená chemická rovnice zapsána a je zkoumán poměr molů každého reaktantu. Množství každého reakčního činidla je stanoveno vážením činidel, měřením koncentrací nebo pomocí standardních roztoků. Omezující reaktant je zjištěn přeměnou množství reaktantů přítomných na moly každého reakčního činidla a určením na základě poměrů prvního kroku, který reaktant dojde před ostatními reaktantyjsou všechny používány. Poměr molů produktu k molům omezujícího reaktantu z vyvážené rovnice je vynásoben moly omezujícího reaktantu dostupného k nalezení molů produktu. Poté je pomocí molekulové hmotnosti produktu převedena tato odpověď na gramy produktu nebo jiné vhodné opatření.

V laboratoři začínají chemici navrhovanou reakcí. Reakční produkty jsou předpovězeny a potvrzeny experimentem. Vyvážená chemická rovnice je psána pomocí znalosti reakce. Vzhledem k počátečním koncentracím každého reakčního činidla je zvolen omezující reaktant a výtěžek se vypočítá na základě toho, že reaktant je zcela přeměněn na produkt. V budoucích experimentech nebo analýze vzorku bude skutečný výnos porovnán s teoretickým výnosem a příčinami stanovené ztráty produktu.

Pro výpočet teoretického výnosu je nutné znát reaktanty aprodukty reakce. To může být složitější ve skutečném průmyslovém prostředí ve srovnání s laboratorními podmínkami. Reakce se například může vyskytovat v kyselém nebo základním stavu a může existovat koroze trubek, které uvolňují kovy, které mohou působit jako katalyzátory. Laboratorní výpočty by měly být podloženy vzorky čerpané z zájmového procesu.

Typicky mohou být anorganické reakce, zejména ty, které produkují pevnou sraženinu nebo těkavý produkt, prováděny za podmínek, které poskytují úplnou reakci omezujícího reaktantu. Tyto reakce mohou často přinést téměř 100% teoretického. Organické reakce často produkují mnohem více vedlejších produktů v důsledku méně čistých reakčních proudů a mnohonásobnosti možných reakcí. Průmyslové procesy zahrnující organické reakce v průmyslu zřídka přinášejí výsledky blížící se teoretickému výnosu. Tyto procesy obvykle vyžadují následné kroky separace a čištění.