Hvad er det teoretiske udbytte?

Teoretisk udbytte af en kemisk reaktion er den opnåede mængde af et produkt fra en reaktion, hvor den begrænsende reaktant blev fuldstændigt forbrugt. Mens kemikere lærer at afbalancere kemiske ligninger, vil en reaktant i praksis være til stede i mindre end støkiometriske mængder. Reaktanten vil begrænse, hvor meget produkt der er muligt fra reaktionen. Metoden til beregning af teoretisk udbytte er ligetil. At anvende denne beregning i et virkeligt miljø er mere nyttigt, men mere komplekst.

I det første trin i beregningen af ​​teoretisk udbytte skrives den afbalancerede kemiske ligning, og forholdet mellem mol af hver reaktant undersøges. Mængden af ​​hver reaktant bestemmes ved at veje reagenser, måle koncentrationer eller ved at bruge standardopløsninger. Den begrænsende reaktant findes ved at omdanne mængden af ​​reaktanter, der er til stede i mol af hver reaktant, og bestemme, baseret på forholdene i det første trin, hvilken reaktant, der vil løbe ud, før de andre reaktanter alle anvendes. Forholdet mellem mol af produkt og mol af begrænsende reaktant fra den afbalancerede ligning ganges med molerne af begrænsende reaktant, der er tilgængeligt for at finde mol af produktet. Ved hjælp af produktets molekylvægt konverteres dette svar til gram produkt eller et andet passende mål.

I laboratoriet starter kemikere med en foreslået reaktion. Reaktionsprodukterne er forudsagt og bekræftet ved eksperiment. En afbalanceret kemisk ligning skrives ved hjælp af viden om reaktionen. I betragtning af startkoncentrationerne af hver reaktant vælges den begrænsende reaktant, og udbyttet beregnes på baggrund af, at reaktanten er fuldstændigt omdannet til produkt. I fremtidige eksperimenter eller prøveanalyse sammenlignes det faktiske udbytte med det teoretiske udbytte og årsager til produkttab bestemt.

For at beregne teoretisk udbytte er det nødvendigt at kende reaktanterne og produkterne fra reaktionen. Dette kan være mere komplekst i virkelige industrielle miljøer sammenlignet med laboratorieforhold. Reaktionen kan for eksempel forekomme i en sur eller basisk tilstand, og der kan være korrosion af rør, der frigiver metaller, der kan fungere som katalysatorer. Laboratorieberegninger bør bakkes op af prøver, der er trukket fra processen med interesse.

Uorganiske reaktioner, især dem, der producerer et fast bundfald eller et flygtigt produkt, kan typisk udføres under betingelser, der giver fuldstændig reaktion af den begrænsende reaktant. Disse reaktioner kan ofte give næsten 100% af det teoretiske. Organiske reaktioner producerer ofte mange flere biprodukter på grund af mindre rene reaktantstrømme og mangfoldigheden af ​​mulige reaktioner. Industrielle processer, der involverer organiske reaktioner i industrien, giver sjældent resultater, der nærmer sig det teoretiske udbytte. Disse processer kræver normalt efterfølgende separations- og oprensningstrin.