Калькулятор выхода реакции

Процент выхода = (практический выход ÷ теоретический выход) × 100

Y

Сам процент выхода: то, что получилось, как доля от того, что реакция могла дать, записанная в процентах. Это отношение двух количеств одного и того же вещества, поэтому единицы у него нет

m(практический)

Практический выход: масса очищенного продукта, которую вы взвесили, в граммах. Это число с весов в конце выделения

m(теоретический)

Теоретический выход: масса, которую допускает уравнение реакции, рассчитанная по лимитирующему реагенту. Его никогда не измеряют, только считают

Он нужен в конце синтеза, когда продукт уже взвешен и известно, что предсказывала формула. Формула выхода — это одно деление, поэтому страница нужна не ради неё: она подставляет ту из трёх величин, которой у вас нет, и ловит случай, когда две из них противоречат третьей. Это же страница для быстрой проверки рецепта: заявленные в литературе 95 % за четыре стадии означают, что каждая стадия даёт больше 0,95, — а таблица ниже показывает, во что превращается такая арифметика. Если нужен сам теоретический выход, его дают лимитирующий реагент и мольное соотношение — это отдельная страница.

1. Синтез, который вернул большую часть обещанного

   1. Делим практический выход на теоретический: 8,5 ÷ 10 = 0,85
   2. Умножаем на 100, чтобы превратить долю в проценты: 0,85 × 100 = 85 %
   3. Вычитаем, чтобы увидеть, что осталось в колбе: 10 − 8,5 = 1,5 г
   4. Строка недостачи сообщает 1,5 г — это число и сверяют с записями взвешивания

   Это состояние страницы при открытии, и 85 % — обычный препаративный выход: достаточно хороший, чтобы публиковать, и далёкий от количественного. Обратите внимание, что при малой загрузке полезнее как раз строка недостачи: 15 % от грамма представить трудно, а 1,5 грамма — это то, что можно поискать в фильтрате.

2. Обратный ход от целевого выхода

   1. Даны процент и одна масса, значит искать нужно недостающую массу
   2. Превращаем 92 % обратно в долю: 92 ÷ 100 = 0,92
   3. Умножаем на теоретический выход: 0,92 × 5 = 4,6 г
   4. Недостача получается следом: 5 − 4,6 = 0,4 г
   5. Заполнены только два поля из трёх, и страница ничего друг с другом не сверяет

   Здесь введены только теоретический выход и процент, и это уже полный вопрос: любые две величины из трёх задают третью. Именно в эту сторону задачу обычно и ставят, и именно так лаборатория назначает норму — 92 % извлечения это цель, а масса, которая должна оказаться на весах, и есть то, что цель означает.

3. Выход выше 100 %, когда недостача уходит в минус

   1. Делим: 1,53 ÷ 1,5 = 1,02
   2. В процентах это 102 % — больше 100, и страница сообщает об этом, а не отказывается считать
   3. Вычитаем в любом случае: 1,5 − 1,53 = −0,03 г
   4. Минус здесь не переполнение: он говорит, что вы отвесили больше, чем допускает уравнение

   Выход больше 100 % не ломает арифметику, и страница намеренно не обрезает его — поле выхода принимает до 1000 %. На практике это значит, что продукт не высушен или что в образце остались непрореагировавшее исходное вещество либо побочный продукт. Отрицательная недостача — честный способ это напечатать: у вас на 0,03 грамма больше, чем объясняет теория, и объяснение лежит в образце, а не в уравнении.

Обе вводимые величины — массы продукта, поэтому задача, в которой дана масса реагента, требует сначала пересчёта в продукт: это расчёт теоретического выхода, а не этот. Поскольку оба числа — массы одного и того же вещества, процент не зависит от единицы измерения: отношение, взятое в граммах, равно отношению, взятому в молях. Теоретический выход ровно настолько хорош, насколько верна стехиометрия за ним, поэтому неверный лимитирующий реагент или неверное мольное соотношение проходят насквозь, а процент при этом выглядит совершенно разумно. Проверка расхождения в один процент ловит противоречия между тремя полями, а не ошибку внутри одного из них. И высокий выход — не утверждение о чистоте: образец может дать 102 % от теории и всё равно быть не тем соединением.

Как посчитать процент выхода?

Разделите практический выход на теоретический и умножьте на 100. Если из 10 граммов, которые допускало уравнение, вы отвесили 8,5 грамма продукта, получается 8,5 ÷ 10 = 0,85, то есть 85 %. Теоретический выход никогда не измеряют — его выводят из лимитирующего реагента и уравнения реакции. Если же у вас есть процент и одна из двух масс, страница сама найдёт недостающую массу: одно и то же деление закрывает все три направления.

Почему у меня выход больше 100 %?

Потому что продукт весит больше, чем допускает уравнение. Обычная причина — он не высушен: остатки растворителя или воды взвешиваются вместе с продуктом. Другая причина — загрязнение: непрореагировавшее исходное вещество, побочный продукт или осушитель из стадии сушки. Настоящий избыток почти невозможен, ведь реакция не может дать продукта больше, чем позволяет лимитирующий реагент. Высушите образец и взвесьте снова, прежде чем делать выводы из числа больше 100 %.

Чем теоретический выход отличается от практического?

Теоретический выход предсказывает стехиометрия: это расчёт по лимитирующему реагенту, его молярной массе и уравнению реакции. Практический выход — то, что оказалось у вас в руках после выделения, показание весов. Поэтому теоретический выход — верхняя граница, а практический в чистом эксперименте всегда на ней или ниже. Держать их врозь важно потому, что ошибаются они по разным причинам: один из-за неверного уравнения, другой из-за неудачного дня у вытяжного шкафа.

Обе массы обязательно в одних и тех же единицах?

Они должны быть массами одного и того же вещества, а процент не зависит от того, в каких единицах вы их взяли: это отношение двух однородных величин. У каждого поля свой выбор граммов, миллиграммов или килограммов, поэтому можно ввести 10 граммов против 8500 миллиграммов — страница переведёт единицы до деления. Чего делать нельзя, так это смешивать вещества: выход реакции сравнивает две массы продукта и никогда — массу реагента с массой продукта.

Как посчитать суммарный выход нескольких стадий?

Перемножьте выходы стадий, а не усредняйте их. Три стадии по 90 % дают 0,9 × 0,9 × 0,9 = 0,729, то есть 72,9 % суммарно, а десять стадий по 90 % оставляют всего 34,87 %. Именно из-за этого распада длинный синтез с впечатляющим выходом на каждой стадии может закончиться разочаровывающим количеством вещества, и поэтому таблица на этой странице перечисляет несколько значений числа стадий рядом, а не одно.

• SI Units — Amount of Substance: the mole — National Institute of Standards and Technology (NIST)
• Standard Atomic Weights — abridged to four significant figures — Commission on Isotopic Abundances and Atomic Weights (CIAAW), IUPAC
• IUPAC Gold Book — amount of substance — International Union of Pure and Applied Chemistry (IUPAC)