Inhoud
Het percentage opbrengst is de werkelijke hoeveelheid reactieproduct verkregen uit een reactie vergeleken met de theoretische maximale hoeveelheid die zou kunnen worden verkregen. Een stoichiometrieberekening laat zien hoeveel van elk reactieproduct in een bepaalde reactie kon worden verkregen, gegeven de hoeveelheden van elke gebruikte reactant. Als aan het begin van de reactie te weinig van één reactant wordt gegeven, zal de werkelijke opbrengst dalen en kunnen sommige reactanten overblijven. Verschillende andere factoren kunnen ook de opbrengst verminderen.
TL; DR (te lang; niet gelezen)
De procentuele opbrengst wordt gegeven door de werkelijke opbrengst van een bepaald reactieproduct gedeeld door de maximale theoretische opbrengst, beide in grammen, vermenigvuldigd met 100. Gewoonlijk is de procentuele opbrengst minder dan 100 procent vanwege onnauwkeurigheden in de metingen, de reactie loopt niet naar voltooiing of een beperkte beschikbaarheid van een van de reactanten.
Theoretisch rendement
Een stoichiometrieberekening kan de theoretische opbrengst voor een bepaalde reactie bepalen. De reactievergelijking wordt eerst uitgebalanceerd en vervolgens worden de reactanten en reactieproducten uitgedrukt in mol van elke stof. Een conversie van gram per mol geeft de gewichten.
Waterstofgas en zuurstofgas reageren bijvoorbeeld om water te vormen. De onevenwichtige vergelijking is H2 + O2 = H2O, waarbij de vergelijking aantoont dat de waterstof- en zuurstofgassen bestaan als twee-atoommoleculen. De vergelijking is onevenwichtig omdat er slechts één zuurstofatoom aan de rechterkant en twee aan de linkerkant is. De overeenkomstige evenwichtige vergelijking is 2H2 + O2 = 2H2O.
Het uitdrukken van de evenwichtige vergelijking in mol betekent dat twee mol waterstofgas en één mol zuurstofgas reageren om twee mol water te vormen. Het omrekenen naar grammen met behulp van de gramatoomgewichten uit een periodiek systeem der elementen geeft de volgende gewichten: één mol waterstofgas: 2 g, één mol zuurstofgas: 32 g en één mol water: 18 g. Volgens de vergelijking in grammen, reageert 4 gram waterstof met 32 gram zuurstof om 36 gram water te vormen, wat de theoretische opbrengst van deze reactie is.
De procentuele opbrengst
In echte reacties is de werkelijke opbrengst meestal lager dan de theoretische opbrengst. De gewichten van de reactanten zijn mogelijk niet precies in balans, zodat de reactieproducten minder zijn. De reactie gebruikt mogelijk niet alle reactanten omdat, als gas, een deel verloren gaat in de lucht. Soms bevatten de reagentia onzuiverheden die ervoor zorgen dat de reactie stopt, en soms staat het reactieproduct een volledige reactie in de weg. Om al deze redenen wordt minder product geproduceerd dan het theoretische maximum.
Wanneer het werkelijke gewicht van het reactieproduct minder is dan de theoretische waarde, kan het resultaat worden uitgedrukt als een percentage. Het werkelijke gewicht gedeeld door het theoretische gewicht vermenigvuldigd met 100 geeft het percentage opbrengst van de reactie.
Bij de reactie van waterstof en zuurstof was het theoretische gewicht van het reactieproduct voor 4 gram waterstof en 32 gram zuurstof 36 gram water. Maar in een echte reactie, als 4 gram waterstof in lucht brandt, is de hoeveelheid geproduceerd water misschien slechts 27 gram. De werkelijke waarde van 27 gram delen door de theoretische waarde van 36 gram en vermenigvuldigen met 100 geeft 75 procent, het procentuele rendement voor deze reactie.