Hva er det teoretiske utbyttet?

Teoretisk utbytte av en kjemisk reaksjon er mengden oppnådd av et produkt av en reaksjon hvor den begrensende reaktanten ble fullstendig konsumert. Mens kjemikere lærer å balansere kjemiske ligninger, vil i praksis en reaktant være til stede i mindre enn støkiometriske mengder. Reaktanten vil begrense hvor mye produkt som er mulig fra reaksjonen. Metoden for å beregne teoretisk avkastning er enkel. Å bruke denne beregningen i et virkelighetsmiljø er mer nyttig, men mer kompleks.

I det første trinnet i beregningen av teoretisk utbytte skrives den balanserte kjemiske ligningen og forholdet mellom mol av hver reaktant undersøkes. Mengden av hver reaktant bestemmes ved å veie reagenser, måle konsentrasjoner eller ved å bruke standardløsninger. Den begrensende reaktanten blir funnet ved å omdanne mengden av reaktanter som er til stede i mol av hver reaktant og bestemme, basert på forholdene til det første trinnet, hvilken reaktant som vil løpe ut før de andre reaktantene alle blir brukt. Forholdet mellom mol produkt og mol av begrensende reaktant fra den balanserte ligningen multipliseres med molene av begrensende reaktant tilgjengelig for å finne mol produktene. Ved å bruke produktets molekylvekt konverteres dette svaret til gram produkt eller et annet passende mål.

I laboratoriet starter kjemikere med en foreslått reaksjon. Reaksjonsproduktene er forutsagt og bekreftet ved eksperiment. En balansert kjemisk ligning skrives ved hjelp av kunnskap om reaksjonen. Gitt startkonsentrasjoner av hver reaktant, velges den begrensende reaktanten, og utbyttet beregnes basert på at reaktanten blir fullstendig omdannet til produkt. I fremtidige eksperimenter eller prøveanalyse vil det faktiske utbyttet sammenlignes med det teoretiske utbyttet og årsakene til produkttapet som er bestemt.

For å beregne teoretisk utbytte er det nødvendig å vite reaktantene og produktene fra reaksjonen. Dette kan være mer komplisert i virkelige industrielle miljøer sammenlignet med laboratorieforhold. Reaksjonen kan for eksempel forekomme i en sur eller basisk tilstand, og det kan være korrosjon av rør som frigjør metaller som kan virke som katalysatorer. Laboratorieberegninger bør støttes av prøver hentet fra prosessen med interesse.

Vanligvis kan uorganiske reaksjoner, spesielt de som frembringer et fast bunnfall eller et flyktig produkt, utføres under betingelser som gir fullstendig reaksjon av den begrensende reaktanten. Disse reaksjonene kan ofte gi nær 100% av det teoretiske. Organiske reaksjoner gir ofte mange flere biprodukter på grunn av mindre rene reaktantstrømmer og mangfoldigheten av mulige reaksjoner. Industrielle prosesser som involverer organiske reaksjoner i industrien gir sjelden resultater som nærmer seg det teoretiske utbyttet. Disse prosessene krever vanligvis etterfølgende separasjons- og rensetrinn.