Hva er det teoretiske utbyttet?

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

I det første trinnet i beregningen av teoretisk utbytte, blir den balanserte kjemiske ligningen skrevet og forholdet mellom mol til hver reaktant blir undersøkt. Mengden av hver reaktant bestemmes ved å veie reagenser, måle konsentrasjoner eller bruke standardløsninger. Den begrensende reaktanten blir funnet ved å konvertere mengden reaktanter som er til stede til mol av hver reaktant og bestemme, basert på forholdet mellom det første trinnet, som reaktant vil løpe ut før de andre reaktanteneer alle brukt. Forholdet mellom mol produkt og mol begrensende reaktant fra den balanserte ligningen multipliseres med molene med å begrense reaktanten som er tilgjengelige for å finne molens produkt. Deretter ved bruk av molekylvekten til produktet, konverteres dette svaret til gram produkt eller annet passende mål.

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

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

Typisk kan uorganiske reaksjoner, spesielt de som produserer et fast bunnfall eller et flyktig produkt, utføres under forhold 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 mangfoldet av mulige reaksjoner. Industrielle prosesser som involverer organiske reaksjoner i industrien sjelden gir resultat som nærmer seg det teoretiske utbyttet. Disse prosessene krever vanligvis etterfølgende separasjons- og rensetrinn.