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Die prozentuale Ausbeute ist die tatsächliche Menge an Reaktionsprodukt, die aus einer Reaktion erhalten wird, verglichen mit der theoretischen maximalen Menge, die erhalten werden konnte. Eine Stöchiometrieberechnung zeigt, wie viel von jedem Reaktionsprodukt in einer bestimmten Reaktion unter Berücksichtigung der Mengen jedes verwendeten Reaktanten erhalten werden konnte. Wenn zu Beginn der Reaktion zu wenig von einem Reaktanten bereitgestellt wird, sinkt die tatsächliche Ausbeute und es können einige Reaktanten übrig bleiben. Verschiedene andere Faktoren können die prozentuale Ausbeute ebenfalls verringern.
TL; DR (zu lang; nicht gelesen)
Die prozentuale Ausbeute ergibt sich aus der tatsächlichen Ausbeute eines bestimmten Reaktionsprodukts dividiert durch die maximale theoretische Ausbeute, beide in Gramm, multipliziert mit 100. Üblicherweise beträgt die prozentuale Ausbeute weniger als 100 Prozent, da bei den Messungen Ungenauigkeiten auftreten und die Reaktion nicht abläuft Vervollständigung oder eine begrenzte Verfügbarkeit eines der Reaktanten.
Die theoretische Ausbeute
Eine Stöchiometrieberechnung kann die theoretische Ausbeute für eine bestimmte Reaktion bestimmen. Die Reaktionsgleichung wird zuerst ausgeglichen und dann werden die Reaktanten und Reaktionsprodukte in Mol jeder Substanz ausgedrückt. Eine Gramm-pro-Mol-Umwandlung ergibt die Gewichte.
Beispielsweise reagieren Wasserstoffgas und Sauerstoffgas unter Bildung von Wasser. Die unsymmetrische Gleichung lautet H2 + O2 = H2O, wobei die Gleichung zeigt, dass die Wasserstoff- und Sauerstoffgase als Zwei-Atom-Moleküle existieren. Die Gleichung ist unausgeglichen, weil es nur ein Sauerstoffatom rechts und zwei links gibt. Die entsprechende ausgeglichene Gleichung lautet 2H2 + O2 = 2H2O.
Die ausgeglichene Gleichung in Mol ausgedrückt bedeutet, dass zwei Mol Wasserstoffgas und ein Mol Sauerstoffgas unter Bildung von zwei Mol Wasser reagieren. Die Umrechnung in Gramm unter Verwendung der Grammatomgewichte aus einem Periodensystem der Elemente ergibt die folgenden Gewichte: 1 Mol Wasserstoffgas: 2 g, 1 Mol Sauerstoffgas: 32 g und 1 Mol Wasser: 18 g. Gemäß der Gleichung in Gramm reagieren 4 Gramm Wasserstoff mit 32 Gramm Sauerstoff unter Bildung von 36 Gramm Wasser, was der theoretischen Ausbeute dieser Reaktion entspricht.
Der prozentuale Ertrag
In realen Reaktionen ist die tatsächliche Ausbeute normalerweise niedriger als die theoretische Ausbeute. Die Gewichte der Reaktanten sind möglicherweise nicht genau ausgewogen, so dass die Reaktionsprodukte geringer sind. Die Reaktion verwendet möglicherweise nicht alle Reaktanten, da ein Teil als Gas in der Luft verloren geht. Manchmal haben die Reaktanten Verunreinigungen, die die Reaktion zum Stoppen bringen, und manchmal behindert das Reaktionsprodukt eine vollständige Reaktion. Aus all diesen Gründen wird weniger Produkt produziert als das theoretische Maximum.
Wenn das tatsächliche Gewicht des Reaktionsprodukts geringer als der theoretische Wert ist, kann das Ergebnis als Prozentsatz ausgedrückt werden. Das tatsächliche Gewicht geteilt durch das theoretische Gewicht multipliziert mit 100 ergibt die prozentuale Ausbeute der Reaktion.
Bei der Reaktion von Wasserstoff und Sauerstoff betrug das theoretische Gewicht des Reaktionsprodukts für 4 g Wasserstoff und 32 g Sauerstoff 36 g Wasser. Wenn jedoch in einer realen Reaktion 4 g Wasserstoff an der Luft verbrannt werden, kann nur eine Wassermenge von 27 g erzeugt werden. Wenn man den tatsächlichen Wert von 27 g durch den theoretischen Wert von 36 g dividiert und mit 100 multipliziert, erhält man 75%, die prozentuale Ausbeute für diese Reaktion.