Back to chapter

4.3:

Reactierendement

JoVE Core
Chemie
Zum Anzeigen dieser Inhalte ist ein JoVE-Abonnement erforderlich.  Melden Sie sich an oder starten Sie Ihre kostenlose Testversion.
JoVE Core Chemie
Reaction Yield

Sprachen

Teilen

Bij een chemische reactie is de theoretische opbrengst de hoeveelheid product die zou worden gevormd met honderd procent conversie van de beperkende reactant in het product. BEKIJK DIT VOORBEELD:Stel dat 80 maïskorrels worden verhit om popcorn te maken. Ervan uitgaande dat alle korrels zullen uitzetten, is de theoretische opbrengst 80 stukjes popcorn.Als er echter maar 50 korrels knappen, is de werkelijke opbrengst slechts 50 stuks. De werkelijke opbrengst is dus de hoeveelheid product die wordt gevormd. De verhouding tussen de werkelijke opbrengst en de theoretische opbrengst vermenigvuldigd met honderd geeft het procentuele rendement, in dit geval 62, 5 procent.Voor veel chemische reacties is de theoretische opbrengst, die is gebaseerd op stoichiometrie, groter dan de opbrengst die feitelijk wordt verkregen. Gewoonlijk gaat een deel van de reactanten verloren door nevenreacties, gaat een deel van het product verloren door omkeerbare reacties of is het product moeilijk te verzamelen zonder enig verlies. Denk aan het verbranden van magnesium.Wanneer een stuk magnesiummetaal wordt ontstoken, reageert het met zuurstof in de lucht om magnesiumoxide te vormen. De chemische reactie omvat 2 mol magnesium en 1 mol zuurstof om 2 mol magnesiumoxide te vormen. Uitgaande van 63, 4 gram magnesium en 50, 7 gram zuurstof, hoeveel magnesiumoxide zou er kunnen worden geproduceerd?Om de theoretische opbrengst te berekenen, wordt eerst de massa van elke reactant omgerekend met behulp van de molaire massa’s in de overeenkomstige hoeveelheden in mol. Vervolgens wordt met behulp van molverhoudingen het aantal molen van de reactanten magnesium en zuurstof omgezet in molen product, magnesiumoxide. Omdat magnesium de minste hoeveelheid product maakt, is het de beperkende reactant en is de theoretische opbrengst 2, 6 mol.Wat betreft massa is de theoretische opbrengst 105 gram. Als de reactie eenmaal voltooid is, is de werkelijke opbrengst van het product 80, 0 gram. De procentuele opbrengst van de productie van magnesiumoxide is dus 76, 2 procent.

4.3:

Reactierendement

The theoretical yield of a reaction is the amount of product estimated to form based on the stoichiometry of the balanced chemical equation. The theoretical yield assumes the complete conversion of the limiting reactant into the desired product. The amount of product that is obtained by performing the reaction is called the actual yield, and it may be less than or (very rarely) equal to the theoretical yield.

Percent Yield

In the case of chemical reactions, the actual yield of the product is often less than the theoretical yield predicted based on the reaction’s stoichiometry. When reactions are performed under a given set of conditions, an inevitable loss in mass is expected due to several reasons. Some reactions are naturally inefficient, generating other undesirable products through side reactions. Others are incomplete due to their reversible nature, accompanied by a state of equilibrium between the reactants and products. Sometimes the loss in product mass is due to inadequate recovery of the desired product from the reaction mixture during purification techniques such as crystallization, distillation, filtration, and chromatography. In cases where product loss is experienced, percent yield is used to measure the extent to which a reaction’s theoretical yield is achieved.

Eq1

Actual and theoretical yields may be expressed as masses or molar amounts (or any other appropriate property, e.g., volume, if the product is a gas). As long as both yields are expressed using the same units, these units will cancel when percent yield is calculated.

Calculating Percent Yield

Consider the combustion of nitric oxide to nitrogen dioxide.

Eq2

At the end of the reaction, 180 grams of nitrogen dioxide is obtained from 150 grams of nitric oxide and an excess of oxygen. What is the percent yield?

The actual yield of the reaction is 180 grams. Knowing that nitric oxide is the limiting reactant, the moles of theoretical yield are obtained based on the stoichiometry of NO and NO2. First, the mass of NO is converted to moles of NO. Then, the stoichiometric ratio of NO:NO2 (1:1) is applied, which suggests that 5 moles of NO2 will be formed from 5 moles of NO. Third, the moles of NO2 are converted to mass.

Eq3

In the final step, percent yield is calculated based on the ratio of the actual yield to the theoretical yield.

Eq4

This text is adapted from Openstax, Chemistry 2e, Section 4.4: Reaction Yields.