퍼센트 수율 계산기

실제 수율을 이론 수율로 나눈 다음 100을 곱합니다. 실제 수율은 분리하여 측정한 질량이고, 이론 수율은 균형 화학 반응식이 허용하는 최댓값입니다. 이론 수율 5.0 g에 대해 실제 수율이 4.0 g이라면 퍼센트 수율은 4.0 ÷ 5.0 × 100 = 80%입니다.

화학에서 퍼센트 수율은 반응이 한계 반응물을 분리 가능한 생성물로 얼마나 효율적으로 전환했는지를 백분율로 나타낸 것입니다. 실제로 회수한 양을 이론적 최댓값과 비교합니다. 퍼센트 수율 92.0%는 가능한 100 g마다 92 g을 얻었고, 나머지 8 g은 불완전한 전환, 부반응, 또는 취급 과정에서 손실되었다는 뜻입니다.

고유한 단위는 없습니다. 퍼센트 수율은 두 질량 또는 두 물질의 양의 비율이므로 단위가 상쇄되어 답은 순수한 백분율입니다. 입력값 자체에는 단위가 필요하며, 나누기 전에 차원이 일치해야 합니다. 그램 대 그램, 또는 몰 대 몰 모두 같은 백분율을 줍니다.

퍼센트 손실은 회수하지 못한 이론 수율의 비율을 백분율로 나타낸 것입니다. (이론값 − 실제값) ÷ 이론값 × 100으로 계산하거나, 실제 수율이 이론 수율보다 낮을 때는 단순히 100 − 퍼센트 수율로 계산할 수 있습니다. 따라서 92.0%의 수율은 8.0%의 손실을 동반합니다.

공식을 재배열하여 실제 수율 = (퍼센트 수율 ÷ 100) × 이론 수율로 만듭니다. 퍼센트 수율이 70%이고 이론 수율이 5 g이라면, 실제 수율은 0.70 × 5 g = 3.5 g입니다. 계산기를 실제 수율 구하기로 전환하면 이 재배열이 자동으로 적용됩니다.

실제 수율은 10.5 g입니다. 실제 수율 = (퍼센트 수율 ÷ 100) × 이론 수율을 사용하면 (70 ÷ 100) × 15 g = 0.70 × 15 g = 10.5 g이 됩니다. 나머지 4.5 g은 퍼센트 손실이며, 이는 이론 수율의 30%에 해당합니다.

네. 퍼센트 수율은 비율이므로 두 값이 같은 차원을 공유하는 한 무차원입니다. 두 질량으로 계산해도 되고 두 몰량으로 계산해도 똑같이 잘 작동합니다. 다만 질량을 물질의 양으로 나누는 것은 성립하지 않으므로, 3.50 g과 0.0250 mol을 비교하려면 먼저 몰질량으로 하나를 변환해야 합니다.

화학량론은 퍼센트 수율이 나누는 대상인 이론 수율을 제공합니다. 한계 반응물의 질량을 몰로 환산하고, 균형 화학 반응식의 몰비를 적용한 다음, 다시 생성물의 질량으로 환산합니다. 이 단계가 없으면 분모가 없는 셈이며, 그래서 균형이 맞지 않은 반응식은 그 이후의 모든 퍼센트 수율을 틀리게 만듭니다.

한계 반응물은 가장 먼저 소진되는 시약이며, 이것만이 이론 수율을 결정하기 때문에 중요합니다. 각 시약의 몰수를 그 계수로 나누었을 때 가장 작은 값을 주는 시약이 한계 반응물입니다. 과량인 시약은 계산에 절대 들어가지 않으므로, 그런 시약을 실수로 사용하면 이론 수율이 부풀려지고 퍼센트 값이 실제보다 낮게 나타납니다.

산술적으로는 가능하지만, 실제 화학적 결과로는 결코 일어나지 않습니다. 100%를 넘는 값은 측정한 질량에 순수한 생성물 외에 다른 무언가, 거의 항상 잔류 용매가 포함되어 있다는 뜻입니다. 시료를 일정한 질량이 될 때까지 건조시키고 다시 측정하십시오. 이론 수율 4.35 g에 대해 5.31 g으로 측정된 값은 건조 후 4.00 g으로 떨어졌고, 122.1%가 92.0%로 바뀌었습니다.

이론 수율은 계산되고 실제 수율은 측정됩니다. 이론 수율은 완전한 전환과 손실이 없다는 가정 아래 한계 반응물로부터 균형 화학 반응식이 허용하는 최대 질량입니다. 실제 수율은 분리, 건조, 측정을 거쳐 얻는 값입니다. 전자는 상한선이고 후자는 실험대가 실제로 준 결과이며, 후자가 더 낮을 것으로 예상됩니다.

아니요, 실제로는 불가능합니다. 한계 반응물의 일부는 항상 반응하지 못하고, 경쟁 반응이 물질을 소비하며, 생성물은 항상 유리 기구나 여과액에 일부 남습니다. 예비 실험 규모에서 정확히 100%가 나왔다면 완벽한 반응이 아니라 측정상의 문제, 대개는 아직 마르지 않은 시료로 보아야 합니다.

90%를 넘으면 우수하며, 70%가 일반적인 목표치입니다. 80%에서 89%는 매우 좋음, 70%에서 79%는 좋음, 50%에서 69%는 보통, 50% 미만은 나쁨입니다. 다만 반응 자체를 기준으로 판단해야 합니다. 복잡한 다단계 합성에서의 60%는 단순한 침전 반응에서의 90%보다 더 뛰어난 결과일 수 있습니다.

대부분의 경우 다섯 가지 원인이 있습니다. 한계 반응물의 불완전한 전환, 경쟁적인 부반응, 이동과 여과 과정에서의 생성물 손실, 측정 오차, 그리고 실제 상한선을 낮추는 불순한 시약입니다. 소규모 실험에서는 이동 손실이 특히 두드러지는데, 유리 기구에 남는 일정한 양의 밀리그램이 적은 양의 반응 배치에서는 더 큰 비중을 차지하기 때문입니다.

퍼센트 수율은 합성 반응을 측정하고 퍼센트 회수율은 정제 과정을 측정합니다. 퍼센트 수율은 균형 화학 반응식으로부터 계산된 이론 수율로 나눕니다. 퍼센트 회수율은 정제를 시작할 때의 질량으로 나누므로 반응식이 관여하지 않습니다. 조질 고체 2.00 g을 재결정하여 1.60 g을 회수했다면 이는 80.0%의 회수율입니다.

퍼센트 수율은 얻은 생성물의 양을 알려 주고, 퍼센트 순도는 그 질량 중 실제로 목표 화합물인 비율을 알려 줍니다. 두 값은 서로 독립적이므로, 순도 80%인 90% 수율은 깨끗한 75% 수율보다 실제로 사용할 수 있는 생성물이 더 적을 수 있습니다. 낮은 순도는 수율이 100%를 넘는 값으로 나타나는 흔한 원인이기도 합니다.

전환율은 소모된 한계 반응물의 비율입니다. 퍼센트 수율은 실제로 분리해 낸 이론적 생성물의 비율입니다. 두 값은 반응이 완벽하게 선택적일 때만 일치합니다. 합성 반응은 출발 물질이 전혀 남지 않는 완전한 전환에 도달해도, 반응물이 부산물로 흘러갔다면 여전히 낮은 수율을 낼 수 있습니다.

네, 두 가지 서로 다른 경로를 통해서입니다. 온도는 반응 속도론을 바꾸므로 더 따뜻한 혼합물은 대개 더 빠르게 완결됩니다. 가역 반응에서는 평형의 위치도 이동시키며, 발열 평형에서는 온도가 높을수록 상한선이 낮아집니다. 화합물의 안정성 한계를 넘어서면 오히려 생성물이 파괴되어 수율이 줄어듭니다.

촉매는 실제로 얻는 수율을 높이지만 이론적 최댓값은 높이지 않습니다. 촉매는 반응을 빠르게 하고 경쟁적인 부반응보다 원하는 경로를 선호하게 만들어 생성물을 늘리고 부산물을 줄일 수 있습니다. 가역 반응의 평형 위치를 이동시키지는 않으므로, 수율을 화학량론적 한계 이상으로 밀어 올릴 수는 없습니다.

대개 반응을 더 진행시키면서 그 과정에서 손실을 줄이는 방식으로 개선합니다. 더 저렴한 시약을 과량으로 넣거나, 반응 시간을 늘리거나, 온도를 조절하거나, 평형을 이동시키기 위해 생성물을 제거하는 것 모두 전환율을 높입니다. 이동 횟수를 줄이고, 차가운 용매로 세척하고, 일정한 질량이 될 때까지 건조시키면 그렇지 않으면 버려질 물질을 회수할 수 있습니다.