Finden Sie die prozentuale Ausbeute, die tatsächliche Ausbeute oder die theoretische Ausbeute jeder Reaktion. Geben Sie die beiden Werte ein, die Sie haben, und der dritte wird während der Eingabe berechnet.
Prozentuale Ausbeute
Schritt-für-Schritt-Aufschlüsselung
Die prozentuale Ausbeute entspricht der tatsächlichen Ausbeute geteilt durch die theoretische Ausbeute, multipliziert mit 100. Der obige Rechner wendet diese Formel an, rechnet Ihre Einheiten um und bewertet das Ergebnis anhand der Standard-Qualitätsbereiche. Eine Reaktion, die 4,0 g Produkt liefert, wo die Gleichung 5,0 g zuließ, lief mit 80%.
01. Definition
Die prozentuale Ausbeute ist das Verhältnis der tatsächlichen Ausbeute einer chemischen Reaktion zu ihrer theoretischen Ausbeute, ausgedrückt in Prozent. Sie beantwortet eine einzige Frage: Von der gesamten Produktmenge, die die ausgeglichene Gleichung als möglich auswies, wie viel haben Sie tatsächlich isoliert?
Chemiker kürzen sie ab als prozentuale Ausbeute (Yp). Ein Yp von 85% bedeutet, dass 85 von jeweils 100 möglichen Gramm Produkt auf der Waage landeten, während 15 durch unvollständigen Umsatz, konkurrierende Nebenreaktionen oder mechanische Verluste bei Filtration und Transfer verloren gingen. Die tatsächliche Ausbeute wird auch als experimentelle Ausbeute bezeichnet, und die beiden Begriffe sind austauschbar. Das ist die vollständige Definition der prozentualen Ausbeute.
Da sie alles, was im Kolben geschah, in einer einzigen Zahl zusammenfasst, ist diese Kennzahl das Standardmaß für Reaktionseffizienz, eine Erfolgsquote der Reaktion, die sowohl erfasst, wie vollständig die Chemie ablief, als auch wie viel Produktrückgewinnung die Aufarbeitung überstand. Es ist die eine Zahl, zu der Chemiker greifen, wenn sie die chemische Effizienz verschiedener Syntheserouten vergleichen, weil sie den Reaktionsertrag gegen die von der Gleichung gesetzte Obergrenze normiert. Eine chemische Ausbeute von 0% bedeutet, dass nichts Brauchbares isoliert wurde. 100% ist die stöchiometrische Grenze, die kein reales Verfahren erreicht.
Die Kennzahl ist dimensionslos. Da sie eine Masse durch eine andere Masse oder eine Molmenge durch eine andere Molmenge teilt, kürzen sich die Einheiten weg, und nur ein Prozentwert bleibt übrig. Deshalb kann die Ausbeute einer Reaktion direkt zwischen einem Milligramm-Schritt der medizinischen Chemie und einem industriellen Prozess im Tonnenmaßstab verglichen werden.
Die prozentuale Ausbeute ist nicht dasselbe wie die prozentuale Reinheit, die misst, wie viel einer isolierten Probe tatsächlich die Zielverbindung ist, noch die prozentuale Rückgewinnung, die misst, wie viel Material einen Reinigungsschritt übersteht. Beide Unterschiede werden weiter unten auf dieser Seite behandelt.
02. Formel
In Worten: die prozentuale Ausbeute entspricht der tatsächlichen Ausbeute geteilt durch die theoretische Ausbeute, multipliziert mit hundert. Dieser einzige Satz ist die gesamte Methode, und jede andere Berechnung auf dieser Seite ist eine Umstellung derselben Gleichung der prozentualen Ausbeute.
Beide Größen müssen dieselbe Einheit haben, bevor Sie dividieren: Gramm mit Gramm oder Mol mit Mol. Eine Masse mit einer Stoffmenge zu vermischen bedeutet, zunächst eine davon umzurechnen, wofür die molare Masse des Produkts benötigt wird. Der Gramm-zu-Mol-Rechner wechselt zwischen den beiden. Der Rechner oben auf dieser Seite führt diese Umrechnung für Sie durch und fragt nur dann nach einer molaren Masse, wenn Ihre beiden Einheiten tatsächlich beide Dimensionen umfassen.
Nach den beiden anderen Unbekannten umgestellt, ergibt dieselbe Beziehung tatsächlich = (Yp ÷ 100) × theoretisch und theoretisch = tatsächlich ÷ (Yp ÷ 100). Der Wechsel der Registerkarte am Rechner wendet die jeweils benötigte Form an.
03. Methode
Schreiben Sie die Reaktion auf und gleichen Sie sie aus, denn jedes später verwendete Molverhältnis stammt aus diesen Koeffizienten. Siehe den Gleichungs-Ausgleicher.
Rechnen Sie jedes Reagenz in Mol um und finden Sie dasjenige, das zuerst aufgebraucht ist, denn nur dieses setzt die Obergrenze. Der Rechner für das limitierende Reagenz führt diesen Vergleich durch.
Rechnen Sie das limitierende Reagenz in Mol um, wenden Sie das Molverhältnis an und multiplizieren Sie dann mit der molaren Masse des Produkts, um zu Gramm zurückzukehren. Vollständig durchgerechnete Methode im Rechner für die theoretische Ausbeute.
Isolieren, reinigen und trocknen Sie Ihr Produkt bis zur Gewichtskonstanz und wiegen Sie es dann, denn eingeschlossenes Lösungsmittel würde das Ergebnis verfälschen.
Teilen Sie die tatsächliche Ausbeute durch die theoretische Ausbeute und multiplizieren Sie mit 100, um die prozentuale Ausbeute zu erhalten.
Die Reihenfolge ist entscheidend. Direkt zu Schritt fünf mit einer nicht ausgeglichenen Gleichung überzugehen oder die theoretische Ausbeute aus einem im Überschuss vorliegenden Reagenz zu berechnen, liefert eine Zahl, die vernünftig aussieht, aber bedeutungslos ist. In den Schritten eins bis drei entsteht fast jede fehlerhafte prozentuale Ausbeute.
In Schritt vier entscheidet die Genauigkeit der Labortechnik über das Ergebnis. Jede Analyse experimenteller Fehler bei einer Ausbeuteberechnung beginnt bei der Waage: eine verschobene Tara, ein feuchter Filterkuchen oder im Reaktionsgemisch verbliebenes Produkt verschieben allesamt den Zähler, ohne dass in der Chemie etwas schiefgelaufen wäre. Wiegen Sie auf einer kalibrierten Waage, trocknen Sie bis zur Gewichtskonstanz und notieren Sie den Wert, bevor die Probe Luftfeuchtigkeit aufnehmen kann.
04. Vergleich
Die beiden Eingaben der Formel stammen aus völlig unterschiedlichen Quellen: Die eine wird auf dem Papier hergeleitet, die andere an einer Waage abgelesen. Sie zu verwechseln ist die häufigste Ursache für eine falsche prozentuale Ausbeute.
Berechnet
Die maximale Produktmasse, die eine Reaktion überhaupt erzeugen könnte. Sie wird vollständig auf dem Papier aus der ausgeglichenen Gleichung und dem limitierenden Reagenz hergeleitet: das limitierende Reagenz in Mol umrechnen, das Molverhältnis anwenden, wieder in Masse umrechnen. Sie geht davon aus, dass jedes Molekül reagiert und nichts verloren geht, ist also eine Obergrenze und keine Vorhersage, die kein Experiment jemals übertreffen wird.
Gemessen
Die Produktmasse, die Sie tatsächlich am Ende erhalten, auch experimentelle Ausbeute genannt. Sie kann nur experimentell ermittelt werden: die Reaktion durchführen, das Produkt isolieren, Reinigungstechniken wie Umkristallisation, Filtration oder Säulenchromatographie anwenden, bis zur Gewichtskonstanz trocknen und wiegen. Da sie alles widerspiegelt, was tatsächlich im Kolben geschah, ist sie immer die kleinere der beiden Größen.
In der Praxis wird erwartet, dass die tatsächliche Ausbeute kleiner oder gleich der theoretischen Ausbeute ist, niemals größer. Die theoretische Ausbeute beschreibt eine perfekte Reaktion mit perfekter Rückgewinnung, und kein reales Verfahren erreicht beides, sodass jeder gemessene Wert, der sie übersteigt, ein Zeichen dafür ist, dass die Probe noch Lösungsmittel oder Verunreinigungen enthält, statt ein Beleg für eine ungewöhnlich gute Reaktion.
05. Richtwerte
Eine prozentuale Ausbeute über 90% gilt als ausgezeichnet. Darunter reichen die in der präparativen Chemie üblichen Bereiche von sehr gut bis schlecht, wie in der Tabelle dargestellt.
| Ausbeutebereich | Bewertung |
|---|---|
| ≥ 90% | Ausgezeichnet |
| 80 – 89% | Sehr gut |
| 70 – 79% | Gut |
| 50 – 69% | Befriedigend |
| < 50% | Schlecht |
Als praktische Faustregel gilt alles bei oder über 70% im Allgemeinen als akzeptable Ausbeute für Lehre und präparative Arbeiten, weshalb 70% so oft als Zielwert in Laborhandbüchern auftaucht.
Diese Bereiche sind eine allgemeine Orientierung und kein universeller Standard. Was als gut gilt, hängt stark vom Schwierigkeitsgrad der Reaktion ab: Eine einstufige Fällung, die 75% liefert, wäre enttäuschend, während derselbe Wert bei einer anspruchsvollen mehrstufigen Synthese mit einem empfindlichen Zwischenprodukt ein starkes Ergebnis wäre. Bewerten Sie eine Ausbeute stets im Vergleich zu vergleichbaren Literaturverfahren.
06. Ursachen
Fast jede Reaktion landet unter 100%, und die wenigen, die dies zu überschreiten scheinen, sind Messartefakte. Die Ursachen lassen sich klar in zwei Gruppen einteilen.
Wohin die Masse verschwindet
Detaillierte Diagnose und Abhilfe für jede einzelne: häufige Laborfehler.
Warum die Waage lügt
Beide haben dieselbe Abhilfe: Trocknen Sie die Probe bis zur Gewichtskonstanz, wiegen Sie wiederholt, bis der Messwert nicht mehr sinkt, und wiegen Sie dann erneut. Eine echte prozentuale Ausbeute pendelt sich immer unter 100% ein. Ein durchgerechnetes Beispiel: Ein Produkt mit 5,31 g Gewicht gegenüber einer theoretischen Ausbeute von 4,35 g ergibt 122.1%. Nach ordnungsgemäßer Trocknung kam dieselbe Probe auf 4,00 g, eine echte Ausbeute von 92.0%.
Vier Variablen erklären den größten Teil der Abweichung zwischen zwei Durchführungen desselben Verfahrens. Die Temperatur und der Druck bestimmen die Reaktionskinetik und, bei einer reversiblen Reaktion, die Gleichgewichtslage, sodass ein Erhöhen den Umsatz steigern oder bei einem exothermen Gleichgewicht die Obergrenze still absenken kann. Die Reaktionszeit entscheidet, ob das Gemisch tatsächlich vollständig reagiert hat. Die Konzentration und die Wahl des Lösungsmittels bestimmen, wie schnell die Reaktanten aufeinandertreffen und wie viel Produkt gelöst bleibt. Und ein Katalysator verändert die Geschwindigkeit und die Selektivität des Reaktionswegs, ohne das Gleichgewicht überhaupt zu verschieben. Die richtigen Reaktionsbedingungen zu treffen ist das, was ein reproduzierbares 70% von einer stark schwankenden Serie unterscheidet.
Die Ausbeuteoptimierung wirkt auf zwei Ebenen: mehr Produkt bilden und dann weniger davon verlieren. Die Reaktion weiter voranzutreiben bedeutet, einen Überschuss des billigeren Reagenzes einzusetzen, Zeit oder Temperatur innerhalb der Stabilitätsgrenzen zu verlängern, ein Produkt zu entfernen, um eine reversible Reaktion voranzutreiben, und einen Katalysator zu wählen, der Ihren Reaktionsweg gegenüber den Nebenreaktionen begünstigt. Weniger zu verlieren bedeutet weniger Transfers, das Waschen mit einem Lösungsmittel, in dem Ihr Produkt kaum löslich ist, ein langsames Abkühlen bei der Umkristallisation und geeignete Trocknungsmethoden bis zur Gewichtskonstanz vor der abschließenden Wägung. Zu erkennen, welcher der beiden Faktoren Sie Ausbeute kostet, ist das Thema unseres häufige Laborfehler Leitfadens.
07. Durchgerechnete Beispiele
Vier Reaktionen, jede von den gegebenen Werten bis zu einem bewerteten Ergebnis durchgerechnet. Tippen Sie auf eine Karte, um ihre Zahlen in den Rechner zu laden.
NaCN + (CH₃)₂CO → (CH₃)₂C(OH)CN
Sehr gut Natriumcyanid addiert sich an Aceton zu Acetoncyanhydrin, einer Verbindung, die auch als Hydroxyacetonitril geführt wird. Bei 85,3% liegt dies im Bereich sehr gut, und die Differenz ist typisch für eine wässrige Aufarbeitung.
CaCO₃ + 2CH₃COOH → (CH₃COO)₂Ca + H₂O + CO₂
Ausgezeichnet Eine saubere Säure-Carbonat-Reaktion, die nahezu vollständig abläuft. Über 90%, das Verfahren ist also effektiv optimiert.
Gleiche Reaktion, schlecht ausgeführte Aufarbeitung
Schlecht Wenn weniger als ein Viertel der Obergrenze gewonnen wird, bedeutet dies fast immer, dass Produkt im Filtrat verloren ging und nicht, dass es nie entstand. Prüfen Sie die Löslichkeit, bevor Sie die Reaktion beschuldigen.
Glucose, C₆H₁₂O₆, M = 180,16 g/mol
Gut Zuerst umrechnen, dann dividieren. 3,50 g durch 0,0250 mol vor der Umrechnung zu teilen, ergibt eine bedeutungslose Zahl, denn die beiden Werte müssen im Moment der Division dieselbe Dimension haben, nicht erst danach. Rundet man den Molwert vor der Division auf 0,0194, ergibt sich 77,6%, weshalb dieser Wert oft zitiert wird, doch mit dem vollen Wert durchgerechnet ergeben sich 77,71%.
Die Rechenmethode ändert sich nicht mit der Chemie. Eine Friedel-Crafts-Methylierung von Benzol zu Toluol oder eine Umkristallisation aus Methanol wird mit exakt demselben Verhältnis behandelt, nur die molaren Massen unterscheiden sich. Fünf weitere durchgerechnete Aufgaben, einschließlich Varianten mit limitierendem Reagenz und Molverhältnis, finden Sie in der Bibliothek durchgerechneter Beispiele.
08. Abgrenzung
Die prozentuale Ausbeute misst den Ertrag einer Synthesereaktion. Die prozentuale Rückgewinnung misst, wie viel Material einen Reinigungsschritt wie Umkristallisation oder Filtration übersteht.
Beide teilen dieselbe Formelstruktur, eine gemessene Masse geteilt durch eine Bezugsmasse mal 100, doch der Nenner bedeutet in jedem Fall etwas anderes. Bei der Ausbeute ist es das stöchiometrische Maximum, das die Gleichung erlaubt. Bei der Rückgewinnung ist es einfach die Masse des Materials, das Sie in die Reinigung gegeben haben, wovon nichts chemisch umgewandelt wurde. Das ist die gesamte Formel der prozentualen Rückgewinnung: gewonnen ÷ Ausgangswert × 100. Das Umkristallisieren von 2,00 g Rohfeststoff und das Auffangen von 1,60 g reiner Kristalle ergibt eine Rückgewinnung von 80,0%, wobei nirgendwo eine ausgeglichene Gleichung beteiligt ist.
Um einen Rückgewinnungswert zu berechnen, verwenden Sie den dafür vorgesehenen Rechner für die prozentuale Rückgewinnung. Eine verwandte Kennzahl, der prozentuale Fehler, vergleicht einen gemessenen Wert mit einem akzeptierten Wert und beantwortet wiederum eine andere Frage.
09. Vorgelagert
Die prozentuale Ausbeute hängt vollständig von einer Zahl ab, die Sie zuerst berechnen müssen. Die theoretische Ausbeute ist ein Produkt der Stöchiometrie, und die Stöchiometrie beginnt mit dem limitierenden Reagenz.
Das limitierende Reagenz, auch limiting reagent genannt, ist das Reagenz, das zuerst vollständig verbraucht wird, und nur dieses setzt die Obergrenze für die Produktmenge, die sich bilden kann. Jedes andere Reagenz ist ein Überschussreagenz und hat keinen Einfluss auf die theoretische Ausbeute, weshalb eine Berechnung ausgehend vom falschen Reagenz den Nenner unbemerkt aufbläht und Ihren Prozentwert senkt.
Drei Größen führen die stöchiometrischen Berechnungen von diesem Reagenz zu einer Produktmasse. Das Molverhältnis stammt aus den Koeffizienten der ausgeglichenen Gleichung und gibt an, wie viele Mol Produkt jedes Mol Reagenz liefern kann. Die molare Masse rechnet an beiden Enden dieser Umrechnung zwischen Gramm und Mol um. Und die ausgeglichene Gleichung selbst ist die Quelle des Verhältnisses, sie muss also korrekt sein, bevor alles Nachgelagerte es sein kann.
The mole itself is fixed to a count, Avogadro's number, 6.022 × 10²³ units of whatever you're counting, which is what lets a mole ratio move between amounts of different substances at all; converting a measured mass into that count is covered on the grams-to-moles calculator.
Führen Sie die gesamte Kette in einem Durchgang mit dem Stöchiometrie-Rechner aus, oder bestimmen Sie zunächst die Einschränkung mit dem Rechner für das limitierende Reagenz.
Die beiden werden regelmäßig verwechselt. Die Umsatzrate ist der Anteil des verbrauchten limitierenden Reagenzes. Die prozentuale Ausbeute ist der Anteil des theoretischen Produkts, den Sie tatsächlich isoliert haben. Sie stimmen nur überein, wenn die Reaktion perfekt selektiv ist. Eine Synthese kann vollständigen Umsatz erreichen, ohne verbliebenes Ausgangsmaterial im Reaktionsgemisch, und dennoch eine schlechte Ausbeute liefern, weil das Reagenz in Nebenprodukte statt in die gewünschte Verbindung floss. Beide Werte zusammen zu betrachten, verrät Ihnen, ob Sie an der Chemie oder an der Aufarbeitung arbeiten sollten.
10. Referenztabelle
Was als normale Ausbeute gilt, variiert je nach Art der beteiligten Chemie enorm. Dies sind die üblicherweise für jede Prozessklasse berichteten Bereiche.
| Reaktionstyp | Typische Ausbeute |
|---|---|
| Organische Synthese | 60 – 85% |
| Anorganische Fällung | 85 – 98% |
| Enzymatische Reaktionen | 40 – 90% |
| Industrielle Prozesse | 85 – 99% |
| Akademische Laborsynthese | 50 – 80% |
11. Fragen
Teilen Sie die tatsächliche Ausbeute durch die theoretische Ausbeute und multiplizieren Sie mit 100. Die tatsächliche Ausbeute ist die Masse, die Sie isoliert und gewogen haben, und die theoretische Ausbeute ist das von der ausgeglichenen Gleichung erlaubte Maximum. Bei einer tatsächlichen Ausbeute von 4,0 g gegenüber einer theoretischen Ausbeute von 5,0 g beträgt die prozentuale Ausbeute 4,0 ÷ 5,0 × 100 = 80%.
Die prozentuale Ausbeute in der Chemie misst, wie effizient eine Reaktion ihr limitierendes Reagenz in isoliertes Produkt umgewandelt hat, ausgedrückt in Prozent. Sie vergleicht, was Sie tatsächlich gewonnen haben, mit dem theoretischen Maximum. Eine prozentuale Ausbeute von 92,0% bedeutet, dass Sie 92 von jeweils 100 möglichen Gramm erhalten haben und die restlichen 8 durch unvollständigen Umsatz, Nebenreaktionen oder Handhabung verloren gingen.
Keine eigene. Die prozentuale Ausbeute ist ein Verhältnis zweier Massen oder zweier Stoffmengen, sodass sich die Einheiten wegkürzen und die Antwort ein reiner Prozentwert ist. Die Eingaben benötigen jedoch Einheiten, und diese müssen vor der Division in der Dimension übereinstimmen. Gramm über Gramm oder Mol über Mol ergeben beide denselben Prozentwert.
Der prozentuale Verlust ist der Anteil der theoretischen Ausbeute, den Sie nicht gewonnen haben, ausgedrückt in Prozent. Berechnen Sie ihn als (theoretisch − tatsächlich) ÷ theoretisch × 100, oder einfach 100 − prozentuale Ausbeute, wenn die tatsächliche Ausbeute unter der theoretischen liegt. Eine Ausbeute von 92,0% bringt somit einen Verlust von 8,0% mit sich.
Stellen Sie die Formel so um, dass tatsächliche Ausbeute = (prozentuale Ausbeute ÷ 100) × theoretische Ausbeute. Bei einer prozentualen Ausbeute von 70% und einer theoretischen Ausbeute von 5 g beträgt die tatsächliche Ausbeute 0,70 × 5 g = 3,5 g. Stellen Sie den Rechner auf Tatsächliche Ausbeute berechnen um, und er wendet diese Umstellung für Sie an.
Die tatsächliche Ausbeute beträgt 10,5 g. Verwenden Sie tatsächliche Ausbeute = (prozentuale Ausbeute ÷ 100) × theoretische Ausbeute, was (70 ÷ 100) × 15 g = 0,70 × 15 g = 10,5 g ergibt. Die verbleibenden 4,5 g sind der prozentuale Verlust, gleich 30% der theoretischen Ausbeute.
Ja. Die prozentuale Ausbeute ist ein Verhältnis, also dimensionslos, solange beide Werte dieselbe Dimension haben. Zwei Massen funktionieren ebenso gut wie zwei Stoffmengen. Was nicht funktioniert, ist eine Masse durch eine Stoffmenge zu teilen, weshalb der Vergleich von 3,50 g mit 0,0250 mol die molare Masse benötigt, um zuerst eine der beiden umzurechnen.
Die Stöchiometrie liefert die theoretische Ausbeute, durch die die prozentuale Ausbeute geteilt wird. Sie rechnet die Masse des limitierenden Reagenzes in Mol um, wendet das Molverhältnis aus der ausgeglichenen Gleichung an und rechnet dann zurück in eine Produktmasse. Ohne diesen Schritt haben Sie keinen Nenner, weshalb eine nicht ausgeglichene Gleichung jede darauf folgende prozentuale Ausbeute fehlerhaft macht.
Das limitierende Reagenz ist das Reagenz, das zuerst aufgebraucht ist, und es ist wichtig, weil nur es die theoretische Ausbeute festlegt. Teilen Sie die Mol jedes Reagenzes durch seinen Koeffizienten, und der kleinste Quotient identifiziert es. Reagenzien im Überschuss gehen nie in die Berechnung ein, weshalb die versehentliche Verwendung eines solchen die theoretische Ausbeute aufbläht und den Prozentwert unterschätzt.
Rechnerisch ja, aber es ist nie ein reales chemisches Ergebnis. Ein Wert über 100% bedeutet, dass die gewogene Masse etwas anderes als reines Produkt enthält, fast immer Restlösungsmittel. Trocknen Sie die Probe bis zur Gewichtskonstanz und wiegen Sie erneut: Ein Messwert von 5,31 g gegenüber einer Obergrenze von 4,35 g fiel nach dem Trocknen auf 4,00 g und verwandelte 122,1% in 92,0%.
Die theoretische Ausbeute wird berechnet, die tatsächliche Ausbeute wird gemessen. Die theoretische Ausbeute ist die maximale Masse, die die ausgeglichene Gleichung ausgehend vom limitierenden Reagenz zulässt, unter der Annahme vollständigen Umsatzes und keiner Verluste. Die tatsächliche Ausbeute ist das, was Sie isolieren, trocknen und wiegen. Die erste ist eine Obergrenze, die zweite ist das, was das Labor Ihnen tatsächlich lieferte, und sie wird erwartungsgemäß niedriger sein.
Nein, nicht in der Praxis. Ein Teil des limitierenden Reagenzes reagiert immer nicht vollständig, konkurrierende Reaktionen verbrauchen Material, und stets bleibt Produkt an Glasgeräten oder im Filtrat zurück. Ein exaktes 100% im präparativen Maßstab sollte als Messproblem verstanden werden, meist eine noch nicht getrocknete Probe, und nicht als perfekte Reaktion.
Über 90% ist ausgezeichnet, und 70% ist das übliche Arbeitsziel. Zwischen 80% und 89% ist sehr gut, 70% bis 79% ist gut, 50% bis 69% ist befriedigend, und unter 50% ist schlecht. Bewerten Sie es dennoch im Vergleich zur Reaktion, denn 60% bei einer anspruchsvollen mehrstufigen Synthese ist ein stärkeres Ergebnis als 90% bei einer einfachen Fällung.
Fünf Ursachen erklären das meiste davon: unvollständiger Umsatz des limitierenden Reagenzes, konkurrierende Nebenreaktionen, während Transfer und Filtration verlorenes Produkt, Messfehler und ein unreines Reagenz, das die tatsächliche Obergrenze senkt. Bei kleinen Maßstäben dominieren Transferverluste, weil einige feste Milligramm an Glasgeräten bei einem kleinen Ansatz einen größeren Anteil ausmachen.
Die prozentuale Ausbeute misst eine Synthese, die prozentuale Rückgewinnung misst eine Reinigung. Die prozentuale Ausbeute teilt durch eine theoretische Ausbeute, die aus der ausgeglichenen Gleichung berechnet wird. Die prozentuale Rückgewinnung teilt durch die Masse, mit der Sie die Reinigung begonnen haben, sodass keine Gleichung beteiligt ist. Das Umkristallisieren von 2,00 g Rohfeststoff und die Rückgewinnung von 1,60 g ergeben eine Rückgewinnung von 80,0%.
Die prozentuale Ausbeute sagt Ihnen, wie viel Produkt Sie erhalten haben, und die prozentuale Reinheit sagt Ihnen, wie viel dieser Masse tatsächlich die Verbindung ist. Sie sind unabhängig voneinander, sodass eine Ausbeute von 90%, die nur 80% rein ist, weniger brauchbares Produkt liefert als eine saubere Ausbeute von 75%. Geringe Reinheit ist auch ein häufiger Grund, warum eine Ausbeute über 100% angezeigt wird.
Die Umsatzrate ist der Anteil des verbrauchten limitierenden Reagenzes. Die prozentuale Ausbeute ist der Anteil des theoretischen Produkts, der tatsächlich isoliert wurde. Sie stimmen nur überein, wenn eine Reaktion perfekt selektiv ist. Eine Synthese kann vollständigen Umsatz erreichen, ohne verbliebenes Ausgangsmaterial, und dennoch eine schlechte Ausbeute liefern, weil das Reagenz stattdessen in Nebenprodukte floss.
Ja, auf zwei getrennten Wegen. Die Temperatur verändert die Reaktionskinetik, sodass ein wärmeres Gemisch die Vollständigkeit meist schneller erreicht. Bei einer reversiblen Reaktion verschiebt sie auch die Gleichgewichtslage, und bei einem exothermen Gleichgewicht senkt eine höhere Temperatur die Obergrenze. Das Überschreiten der Stabilitätsgrenze einer Verbindung zerstört stattdessen Produkt und senkt die Ausbeute.
Ein Katalysator erhöht die tatsächlich erzielte Ausbeute, jedoch nicht das theoretische Maximum. Er beschleunigt die Reaktion und kann Ihren Reaktionsweg gegenüber konkurrierenden Nebenreaktionen begünstigen, was mehr Produkt und weniger Nebenprodukte übrig lässt. Er verschiebt nicht die Gleichgewichtslage einer reversiblen Reaktion, kann also eine Ausbeute nicht über die stöchiometrische Grenze hinaustreiben.
Üblicherweise, indem man die Reaktion weiter vorantreibt und dabei weniger verliert. Einen Überschuss des billigeren Reagenzes zuzugeben, die Reaktionszeit zu verlängern, die Temperatur zu kontrollieren und ein Produkt zu entfernen, um ein Gleichgewicht zu verschieben, erhöhen allesamt den Umsatz. Weniger Transfers, das Waschen mit kaltem Lösungsmittel und das Trocknen bis zur Gewichtskonstanz gewinnen Material zurück, das sonst verworfen würde.
12. Verwandte Werkzeuge
Ausbeute-Werkzeuge
Stöchiometrie-Werkzeuge
Reagenz-Werkzeuge