Выход реакции

Теоретический выход реакции — это количество продукта, которое, по оценкам, сформируется на основе стехиометрии сбалансированного химического уравнения. Теоретический выход предполагает полное преобразование ограничивающего реагента в нужный продукт. Количество продукта, получаемого при выполнении реакции, называется фактическим выходом, и оно может быть меньше или (очень редко) равно теоретическому выходу.

Процент выхода

В случае химических реакций фактический выход продукта часто меньше теоретического предела, прогнозируемого на основе стехиометрии реакции. Когда реакции выполняются при заданном наборе условий, неизбежная потеря массы ожидается по нескольким причинам. Некоторые реакции естественно неэффективны, создавая другие нежелательные продукты через побочные реакции. Другие являются неполными из-за своей обратимой примоль, сопровождаемой состоянием равновесия между реагентами и продуктами. Иногда потеря массы продукта обусловлена недостаточным восстановлением желаемого продукта из реакционной смеси при таких методах очистки, как кристаллизация, дистилляция, фильтрация и хроматография. В случаях, когда наблюдается потеря продукта, процент выхода используется для измерения степени достижения теоретического выхода реакции.

Фактический и теоретический выход может быть выражен в виде масс или молярных сумм (или любого другого соответствующего свойства, например, объема, если продукт является газом). Если оба выхода выражены с использованием одних и тех же единиц, эти единицы будут отменены, когда будет рассчитан процент выхода.

Расчет процента выхода

Рассмотрим сгорание оксида азота в диоксиде азота.

В конце реакции получается 180 граммов диоксида азота из 150 граммов оксида азота и избытка кислорода. Каков процент выхода?

Фактический выход реакции составляет 180 грамм. Зная, что оксид азота является ограничивающим реагентом, моли теоретического выхода получают на основе стехиометрии NО и NО₂. Сначала масса NO преобразуется в моли NO затем применяется стехиометрическое отношение NO:NО₂ (1:1), что позволяет предположить, что 5 молей NО₂ будут образованы из 5 молей NO, и третье, моли NО₂ преобразуются в массу.

На последнем этапе процентное значение выхода рассчитывается на основе соотношения фактического выхода и теоретического выхода.

Этот текст адаптирован из Openstax, Химия 2е изд., раздел 4.4: Выход реакции.