Trova la resa percentuale, la resa reale o la resa teorica di qualsiasi reazione. Inserisci i due valori che conosci e il terzo viene calcolato mentre digiti.
Resa percentuale
Svolgimento passo dopo passo
La resa percentuale è pari alla resa reale divisa per la resa teorica, moltiplicata per 100. Il calcolatore qui sopra applica questa formula, converte le tue unità e valuta il risultato rispetto alle fasce di qualità standard. Una reazione che restituisce 4,0 g di prodotto dove l'equazione ne permetteva 5,0 g ha avuto una resa dell'80%.
01. Definizione
La resa percentuale è il rapporto tra la resa reale di una reazione chimica e la sua resa teorica, espresso in percentuale. Risponde a un'unica domanda: di tutto il prodotto che l'equazione bilanciata indicava come ottenibile, quanto ne hai effettivamente isolato?
I chimici la abbreviano in resa percentuale (Yp). Un Yp dell'85% significa che 85 dei 100 grammi possibili di prodotto sono finiti sulla bilancia, mentre 15 sono andati persi per conversione incompleta, reazioni collaterali concorrenti o perdite meccaniche di filtrazione e trasferimento. La resa reale è chiamata anche resa sperimentale, e i due termini sono intercambiabili. Questa è tutta la definizione di resa percentuale.
Poiché racchiude in un solo numero tutto ciò che è accaduto nel pallone, questa cifra è la misura standard dell' efficienza di reazione, un tasso di successo della reazione che riflette sia quanto completamente sia proceduta la chimica sia quanto prodotto sia sopravvissuto al trattamento. È il numero a cui i chimici ricorrono per confrontare l'efficienza chimica tra diverse vie di sintesi, perché normalizza la resa della reazione rispetto al tetto fissato dall'equazione. Una resa chimica dello 0% significa che non è stato isolato nulla di utilizzabile. Il 100% è il limite stechiometrico che nessuna procedura reale raggiunge.
Questa cifra è adimensionale. Poiché divide una massa per un'altra massa, o una quantità di moli per un'altra, le unità si semplificano e resta solo una percentuale. Ecco perché la resa di una reazione può essere confrontata direttamente tra una fase di chimica farmaceutica su scala di milligrammi e un processo industriale su scala di tonnellate.
La resa percentuale non è la stessa cosa della purezza percentuale, che misura quanta parte di un campione isolato è realmente il composto cercato, né della percentuale di recupero, che misura quanta materia sopravvive a una fase di purificazione. Entrambe le distinzioni sono trattate più avanti in questa pagina.
02. Formula
A parole: la resa percentuale è pari alla resa reale divisa per la resa teorica, moltiplicata per cento. Questa unica frase riassume tutto il metodo, e ogni altro calcolo in questa pagina è un riarrangiamento della stessa equazione della resa percentuale.
Entrambe le quantità devono avere la stessa unità prima della divisione: grammi con grammi, o moli con moli. Mescolare una massa con una quantità di sostanza richiede di convertirne prima una, il che richiede la massa molare del prodotto. Il convertitore da grammi a moli permette di passare dall'una all'altra. Il calcolatore in cima a questa pagina esegue questa conversione per te, e chiede una massa molare solo quando le due unità appartengono davvero a entrambe le dimensioni.
Riarrangiata per le altre due incognite, la stessa relazione dà reale = (Yp ÷ 100) × teorica e teorica = reale ÷ (Yp ÷ 100). Cambiando scheda sul calcolatore si applica automaticamente la forma di cui hai bisogno.
03. Metodo
Scrivi la reazione e bilanciala, perché ogni rapporto molare che userai in seguito deriva da quei coefficienti. Consulta il bilanciatore di equazioni.
Converti ogni reagente in moli e trova quello che si esaurisce per primo, perché solo esso fissa il tetto. Il calcolatore del reagente limitante esegue questo confronto.
Converti il reagente limitante in moli, applica il rapporto molare, poi moltiplica per la massa molare del prodotto per tornare ai grammi. Metodo completo svolto sul calcolatore della resa teorica.
Isola, purifica ed essicca il tuo prodotto fino a massa costante, poi pesalo, perché qualsiasi solvente intrappolato falserebbe il risultato.
Dividi la resa reale per la resa teorica e moltiplica per 100 per ottenere la resa percentuale.
L'ordine conta. Saltare direttamente al passo cinque con un'equazione non bilanciata, o calcolare la resa teorica da un reagente presente in eccesso, produce un numero che sembra ragionevole ma privo di senso. I passi da uno a tre sono l'origine di quasi ogni resa percentuale errata.
È al passo quattro che la precisione della tecnica di laboratorio decide il risultato. Ogni analisi dell'errore sperimentale in un calcolo di resa parte dalla bilancia: una tara sfalsata, un panello di filtrazione ancora umido, o del prodotto rimasto nella miscela di reazione alterano il numeratore senza che la chimica abbia funzionato male. Pesa su una bilancia tarata, essicca fino a massa costante e registra il valore prima che il campione riassorba umidità atmosferica.
04. Confronto
I due dati della formula provengono da luoghi completamente diversi: uno si ricava sulla carta, l'altro si legge su una bilancia. Confonderli è la causa più comune di una resa percentuale sbagliata.
Calcolata
La massa massima di prodotto che una reazione potrebbe potenzialmente produrre. Si ricava interamente sulla carta dall'equazione bilanciata e dal reagente limitante: convertire il reagente limitante in moli, applicare il rapporto molare, riconvertire in massa. Assume che ogni molecola reagisca e che nulla vada perso, quindi è un tetto e non una previsione, e nessun esperimento lo supererà mai.
Misurata
La massa di prodotto che ottieni realmente, chiamata anche resa sperimentale. Può essere ottenuta solo sperimentalmente: eseguire la reazione, isolare il prodotto, applicare tecniche di purificazione come ricristallizzazione, filtrazione o cromatografia su colonna, essiccarlo fino a massa costante e pesarlo. Poiché riflette tutto ciò che è realmente accaduto nel pallone, è sempre la minore delle due cifre.
In pratica ci si aspetta che la resa reale sia minore o uguale alla resa teorica, mai superiore. La resa teorica descrive una reazione perfetta con recupero perfetto, e nessuna procedura reale raggiunge entrambe le condizioni; qualsiasi valore misurato che la superi segnala quindi che il campione contiene ancora solvente o impurità, piuttosto che una reazione insolitamente riuscita.
05. Riferimenti
Una resa percentuale superiore al 90% è considerata eccellente. Al di sotto, le fasce convenzionali usate nella chimica preparativa vanno da molto buona a scarsa, come indicato nella tabella.
| Intervallo di resa | Valutazione |
|---|---|
| ≥ 90% | Eccellente |
| 80 – 89% | Molto buona |
| 70 – 79% | Buona |
| 50 – 69% | Discreta |
| < 50% | Scarsa |
Come regola pratica generale, qualsiasi valore pari o superiore al 70% è generalmente considerato una resa accettabile per la didattica e il lavoro preparativo, motivo per cui il 70% compare così spesso come obiettivo nei manuali di laboratorio.
Queste fasce sono una guida generale, non uno standard universale. Ciò che conta come buono dipende fortemente dalla difficoltà della reazione: una precipitazione in un solo passaggio che restituisce il 75% sarebbe deludente, mentre lo stesso valore in una sintesi impegnativa a più passaggi con un intermedio sensibile sarebbe un risultato eccellente. Valuta sempre una resa confrontandola con procedure comparabili in letteratura.
06. Cause
Quasi ogni reazione si attesta sotto il 100%, e le poche che sembrano superarlo sono artefatti di misurazione. Le cause si dividono nettamente in due gruppi.
Dove va la massa
Diagnosi dettagliata e soluzioni per ciascuna: errori comuni di laboratorio.
Perché la bilancia mente
Entrambe hanno lo stesso rimedio: essiccare il campione fino a massa costante, pesando ripetutamente finché il valore smette di scendere, e poi pesare di nuovo. Una vera resa percentuale si stabilizzerà sempre sotto il 100%. Un caso concreto: un prodotto che pesa 5,31 g contro una resa teorica di 4,35 g restituisce 122.1%. Dopo un'essiccazione corretta lo stesso campione è arrivato a 4,00 g, una resa reale del 92.0%.
Quattro variabili spiegano la maggior parte dello scarto tra due esecuzioni della stessa procedura. La temperatura e la pressione fissano la cinetica di reazione e, per una reazione reversibile, la posizione dell'equilibrio; aumentarle può innalzare la conversione oppure, per un equilibrio esotermico, abbassare silenziosamente il tetto. Il tempo di reazione determina se la miscela ha davvero raggiunto il completamento. La concentrazione e la scelta del solvente governano la velocità con cui i reagenti si incontrano e quanto prodotto resta disciolto. E un catalizzatore cambia la velocità e la selettività della via di reazione senza spostare affatto l'equilibrio. Impostare correttamente le condizioni di reazione è ciò che distingue un 70% riproducibile da una dispersione casuale tra un'esecuzione e l'altra.
L'ottimizzazione della resa agisce su due fronti: formare più prodotto e poi perderne di meno. Spingere la reazione più avanti significa usare un eccesso del reagente più economico, prolungare il tempo o la temperatura entro i limiti di stabilità, rimuovere un prodotto per spostare in avanti una reazione reversibile, e scegliere un catalizzatore che favorisca la tua via rispetto alle reazioni collaterali. Perdere di meno significa ridurre i trasferimenti, lavare con un solvente in cui il prodotto è appena solubile, raffreddare lentamente una ricristallizzazione e applicare metodi di essiccazione adeguati fino a massa costante prima della pesata finale. Diagnosticare quale delle due ti sta costando di più è l'argomento della nostra errori comuni di laboratorio guida.
07. Esempi svolti
Quattro reazioni, ciascuna sviluppata dai valori dati fino a un risultato valutato. Tocca una scheda per caricarne i numeri nel calcolatore.
NaCN + (CH₃)₂CO → (CH₃)₂C(OH)CN
Molto buona Il cianuro di sodio si addiziona all'acetone per dare la cianidrina dell'acetone, un composto indicizzato anche come idrossiacetonitrile. All'85,3% questo risultato rientra nella fascia molto buona, e il divario è tipico di un trattamento acquoso.
CaCO₃ + 2CH₃COOH → (CH₃COO)₂Ca + H₂O + CO₂
Eccellente Una reazione pulita tra un acido e un carbonato che arriva quasi a completamento. Sopra il 90%, quindi la procedura è effettivamente ottimizzata.
Stessa reazione, trattamento eseguito male
Scarsa Recuperare meno di un quarto del tetto significa quasi sempre che il prodotto è andato perso nel filtrato piuttosto che non essersi mai formato. Verifica la solubilità prima di incolpare la reazione.
Glucosio, C₆H₁₂O₆, M = 180,16 g/mol
Buona Converti prima, dividi dopo. Dividere 3,50 g per 0,0250 mol prima della conversione dà un numero privo di senso, perché le due cifre devono condividere una dimensione al momento della divisione, non dopo. Arrotondare il valore in moli a 0,0194 prima di dividere restituisce 77,6%, motivo per cui questo valore viene spesso citato, ma mantenendo il valore completo per tutto il calcolo si ottiene 77,71%.
L'aritmetica non cambia con la chimica. Una metilazione di Friedel-Crafts che trasforma il benzene in toluene, o una ricristallizzazione dal metanolo, si tratta con esattamente lo stesso rapporto, e solo le masse molari differiscono. Altri cinque problemi svolti, incluse varianti di reagente limitante e rapporto molare, sono illustrati nella raccolta di esempi svolti.
08. Distinzione
La resa percentuale misura il risultato di una reazione di sintesi. La percentuale di recupero misura quanta materia sopravvive a una fase di purificazione come la ricristallizzazione o la filtrazione.
Entrambe condividono la stessa forma di formula, una massa misurata su una massa di riferimento moltiplicata per 100, ma il denominatore significa qualcosa di diverso in ciascun caso. Per la resa è il massimo stechiometrico consentito dall'equazione. Per il recupero è semplicemente la massa di materiale immessa nella purificazione, di cui nulla è stato trasformato chimicamente. Questa è tutta la formula della percentuale di recupero: recuperata ÷ iniziale × 100. Ricristallizzare 2,00 g di solido grezzo e raccogliere 1,60 g di cristalli puri corrisponde a un recupero dell'80,0%, senza che alcuna equazione bilanciata sia coinvolta.
Per calcolare una cifra di recupero, usa il calcolatore della percentuale di recupero dedicato. Una misura correlata, l' errore percentuale, confronta un valore misurato con uno accettato e risponde a una domanda ancora diversa.
09. A monte
La resa percentuale dipende interamente da un numero da calcolare prima. La resa teorica è frutto della stechiometria, e la stechiometria inizia dal reagente limitante.
Il reagente limitante, chiamato anche reagente limitante (limiting reagent), è il reagente completamente consumato per primo, e solo esso fissa il tetto della quantità di prodotto che può formarsi. Ogni altro reagente è un reagente in eccesso e non ha alcuna influenza sulla resa teorica, motivo per cui calcolare a partire dal reagente sbagliato gonfia silenziosamente il denominatore e abbassa la tua percentuale.
Tre grandezze portano i calcoli stechiometrici da quel reagente a una massa di prodotto. Il rapporto molare proviene dai coefficienti dell'equazione bilanciata e indica quante moli di prodotto può dare ogni mole di reagente. La massa molare converte tra grammi e moli a entrambi gli estremi di questa conversione. E l' equazione bilanciata è essa stessa la fonte del rapporto, quindi deve essere corretta prima che tutto ciò che segue possa esserlo.
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.
Esegui l'intera catena in un solo passaggio con il calcolatore di stechiometria, oppure identifica prima il vincolo con il calcolatore del reagente limitante.
I due vengono spesso confusi. Il tasso di conversione è la frazione di reagente limitante che è stata consumata. La resa percentuale è la frazione del prodotto teorico effettivamente isolata. Coincidono solo quando la reazione è perfettamente selettiva. Una sintesi può raggiungere la conversione totale, senza materiale di partenza residuo nella miscela di reazione, e restituire comunque una resa scarsa, perché il reagente è finito in sottoprodotti anziché nel composto desiderato. Leggere insieme le due cifre indica se lavorare sulla chimica o sul trattamento.
10. Tabella di riferimento
Ciò che conta come resa normale varia enormemente a seconda del tipo di chimica coinvolta. Ecco gli intervalli abitualmente riportati per ciascuna classe di processo.
| Tipo di reazione | Resa tipica |
|---|---|
| Sintesi organica | 60 – 85% |
| Precipitazione inorganica | 85 – 98% |
| Reazioni enzimatiche | 40 – 90% |
| Processi industriali | 85 – 99% |
| Sintesi in laboratorio accademico | 50 – 80% |
11. Domande
Dividi la resa reale per la resa teorica, poi moltiplica per 100. La resa reale è la massa che hai isolato e pesato, e la resa teorica è il massimo consentito dall'equazione bilanciata. Per una resa reale di 4,0 g contro una resa teorica di 5,0 g, la resa percentuale è 4,0 ÷ 5,0 × 100 = 80%.
In chimica, la resa percentuale misura con quale efficienza una reazione ha convertito il proprio reagente limitante in prodotto isolato, espressa in percentuale. Confronta ciò che hai effettivamente recuperato con il massimo teorico. Una resa percentuale del 92,0% significa che hai ottenuto 92 dei 100 grammi possibili, perdendo gli 8 restanti per conversione incompleta, reazioni collaterali o manipolazione.
Nessuna propria. La resa percentuale è un rapporto tra due masse o due quantità, quindi le unità si semplificano e il risultato è una semplice percentuale. I valori inseriti hanno bisogno di unità, e queste devono corrispondere in dimensione prima della divisione. Grammi su grammi, o moli su moli, danno entrambi la stessa percentuale.
La perdita percentuale è la frazione della resa teorica che non hai recuperato, espressa in percentuale. Si calcola come (teorica − reale) ÷ teorica × 100, oppure semplicemente 100 − resa percentuale quando la resa reale è inferiore alla teorica. Una resa del 92,0% comporta quindi una perdita dell'8,0%.
Riarrangia la formula in modo che resa reale = (resa percentuale ÷ 100) × resa teorica. Con una resa percentuale del 70% e una resa teorica di 5 g, la resa reale è 0,70 × 5 g = 3,5 g. Passa il calcolatore a Trova la resa reale e applicherà questo riarrangiamento per te.
La resa reale è 10,5 g. Usa resa reale = (resa percentuale ÷ 100) × resa teorica, il che dà (70 ÷ 100) × 15 g = 0,70 × 15 g = 10,5 g. I restanti 4,5 g sono la perdita percentuale, pari al 30% della resa teorica.
Sì. La resa percentuale è un rapporto, quindi è adimensionale finché entrambe le cifre condividono la stessa dimensione. Due masse funzionano, e due quantità in moli funzionano altrettanto bene. Ciò che non funziona è dividere una massa per una quantità, quindi confrontare 3,50 g con 0,0250 mol richiede la massa molare per convertire prima una delle due.
La stechiometria fornisce la resa teorica per cui divide la resa percentuale. Converte la massa del reagente limitante in moli, applica il rapporto molare dell'equazione bilanciata, poi riconverte in una massa di prodotto. Senza questo passaggio non hai un denominatore, motivo per cui un'equazione non bilanciata rende sbagliata ogni resa percentuale successiva.
Il reagente limitante è quello che si esaurisce per primo, ed è importante perché solo esso fissa la resa teorica. Dividi le moli di ogni reagente per il suo coefficiente, e il quoziente più piccolo lo identifica. I reagenti in eccesso non entrano mai nel calcolo, quindi usarne uno per errore gonfia la resa teorica e sottostima la percentuale.
Sì, aritmeticamente, ma non è mai un risultato chimico reale. Un valore sopra il 100% significa che la massa pesata contiene qualcosa oltre al prodotto puro, quasi sempre solvente residuo. Essicca il campione fino a massa costante e ripesa: una lettura di 5,31 g contro un tetto di 4,35 g è scesa a 4,00 g una volta secca, trasformando il 122,1% in 92,0%.
La resa teorica si calcola e la resa reale si misura. La resa teorica è la massa massima che l'equazione bilanciata consente a partire dal reagente limitante, assumendo conversione completa e nessuna perdita. La resa reale è ciò che isoli, essicchi e pesi. La prima è un tetto, la seconda è ciò che il banco ti ha dato, e ci si aspetta che sia inferiore.
No, non in pratica. Una parte del reagente limitante non reagisce mai completamente, le reazioni concorrenti consumano materia, e del prodotto resta sempre sulla vetreria o nel filtrato. Un 100% esatto su scala preparativa va interpretato come un problema di misurazione, di solito un campione non ancora secco, piuttosto che come una reazione perfetta.
Sopra il 90% è eccellente, e il 70% è l'obiettivo di lavoro abituale. Tra l'80% e l'89% è molto buona, dal 70% al 79% è buona, dal 50% al 69% è discreta, e sotto il 50% è scarsa. Valutala comunque rispetto alla reazione, perché un 60% in una sintesi affollata a più passaggi è un risultato più solido di un 90% in una semplice precipitazione.
Cinque cause spiegano la maggior parte: conversione incompleta del reagente limitante, reazioni collaterali concorrenti, prodotto perso durante il trasferimento e la filtrazione, errore di misurazione, e un reagente impuro che abbassa il tetto reale. Su piccola scala dominano le perdite di trasferimento, perché pochi milligrammi fissi rimasti sulla vetreria rappresentano una quota maggiore di un piccolo lotto.
La resa percentuale misura una sintesi e la percentuale di recupero misura una purificazione. La resa percentuale divide per una resa teorica calcolata dall'equazione bilanciata. La percentuale di recupero divide per la massa con cui hai iniziato la purificazione, senza che alcuna equazione sia coinvolta. Ricristallizzare 2,00 g di solido grezzo e recuperarne 1,60 g corrisponde a un recupero dell'80,0%.
La resa percentuale indica quanto prodotto hai ottenuto, e la purezza percentuale indica quanta parte di quella massa è realmente il composto. Sono indipendenti, quindi una resa del 90% pura all'80% dà meno prodotto utilizzabile di una resa pulita del 75%. Una purezza bassa è anche una causa comune per cui una resa risulta oltre il 100%.
Il tasso di conversione è la frazione di reagente limitante consumata. La resa percentuale è la frazione di prodotto teorico effettivamente isolata. Coincidono solo quando una reazione è perfettamente selettiva. Una sintesi può raggiungere la conversione totale, senza materiale di partenza residuo, e restituire comunque una resa scarsa, perché il reagente è finito in sottoprodotti.
Sì, attraverso due vie distinte. La temperatura cambia la cinetica di reazione, quindi una miscela più calda raggiunge di solito il completamento più rapidamente. Per una reazione reversibile sposta anche la posizione dell'equilibrio, e per un equilibrio esotermico una temperatura più alta abbassa il tetto. Superare il limite di stabilità di un composto lo distrugge e riduce invece la resa.
Un catalizzatore aumenta la resa che ottieni effettivamente, ma non il massimo teorico. Accelera la reazione e può favorire la tua via rispetto alle reazioni collaterali concorrenti, lasciando più prodotto e meno sottoprodotti. Non sposta la posizione di equilibrio di una reazione reversibile, quindi non può spingere una resa oltre il limite stechiometrico.
Di solito spingendo la reazione più avanti e perdendo meno materia lungo il percorso. Aggiungere un eccesso del reagente più economico, prolungare il tempo di reazione, controllare la temperatura e rimuovere un prodotto per spostare un equilibrio aumentano tutti la conversione. Ridurre i trasferimenti, lavare con solvente freddo ed essiccare fino a massa costante recuperano materia che altrimenti andrebbe scartata.
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