Comment calculer le rendement en pourcentage en chimie: 15 étapes

En chimie, la Rendement théorique est la quantité maximale de produit qu`une réaction chimique pourrait créer en fonction de équations chimiques. En réalité, la plupart des réactions ne sont pas parfaitement efficaces. Si vous effectuez l`expérience, vous vous retrouverez avec un montant inférieur, le Rendement réel. Pour exprimer l`efficacité d`une réaction, vous pouvez calculer le cent de cent Utilisation de cette formule: % de rendement = (rendement réel / rendement théorique) x 100. Un coût de cent de 90% signifie que la réaction était efficace de 90% et 10% des matériaux ont été gaspillés (ils n`ont pas réagi ou leurs produits n`ont pas été capturés).

Pas

Partie 1 de 3:

Trouver le réactif limitant

Commencez par une équation chimique équilibrée. Une équation chimique décrit les réactifs (sur le côté gauche) réagissant pour former des produits (du côté droit). Certains problèmes vous donneront cette équation, tandis que d`autres vous demandent de vous écrire vous-même, comme pour un problème de mot. Étant donné que les atomes ne sont ni créés ni détruits lors d`une réaction chimique, chaque élément doit avoir le même nombre d`atomes à gauche et à droite.

Par exemple, l`oxygène et le glucose peuvent réagir pour former du dioxyde de carbone et de l`eau: $6 O 2 + C_{6} H_{12} O_{6}$ $6O_ {2} + C_ {6} H _ {{12}} O_ {6}$ → $6 C O 2 + 6 H_{2} O$ $6CO_ {2} + 6h_ {2} o$
Chaque côté a exactement 6 atomes de carbone (c), 12 atomes d`hydrogène (H) et 18 atomes d`oxygène (O). L`équation est équilibrée.
Lire ce guide Si vous êtes invité à équilibrer une équation vous-même.

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Calculer la masse molaire de chaque réactif. Recherchez la masse molaire de chaque atome dans le composé, puis ajoutez-les ensemble pour trouver la masse molaire de ce composé. Faites ceci pour une seule molécule du composé.

Par exemple, 1 molécule d`oxygène (

O 2

$O_ {2}$ ) contient 2 atomes d`oxygène.

La masse molaire de l`oxygène est d`environ 16 g / mol. (Vous pouvez trouver une valeur plus précise sur un tableau périodique.)

2 atomes d`oxygène x 16 g / mol par atome = 32 g / mol de

O 2

$O_ {2}$ .

L`autre réactif, glucose (

C 6 H_{12} O_{6}

$C_ {6} h _ {{12}} o_ {6}$ ) a une masse molaire de (6 atomes C x 12 g c / mol) + (12 atomes h x 1 g h / mol) + (6 atomes O x 16 g o / mol) = 180 g / mol.

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3. Convertir la quantité de chaque réactif des grammes en moles. Il est maintenant temps de regarder l`expérience spécifique que vous étudiez. Notez les quantités de chaque réactif en grammes. Divisez cette valeur par la masse molaire de cette composée pour convertir la quantité à des taupes.

Par exemple, disons que vous avez commencé avec 40 grammes d`oxygène et 25 grammes de glucose.

40 g

O 2

$O_ {2}$ / (32 g / mol) = 1.25 moles d`oxygène.

25g

C 6 H_{12} O_{6}

$C_ {6} h _ {{12}} o_ {6}$ / (180 g / mol) = environ 0.139 moles de glucose.

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4. Trouvez le rapport de vos réactions. Une mole est un nombre exact pour la quantité d`une substance et il est égal à 6.022 fois 10 aux entités élémentaires 23ème puissance, qui pourraient être des atomes, des ions, des électrons ou des molécules.Vous savez maintenant combien de molécules de chaque réactif vous avez commencé avec. Divisez les moles de 1 réactif avec les taupes de l`autre pour trouver le rapport des 2 molécules.

Tu as commencé avec 1.25 moles d`oxygène et 0.139 moles de glucose. Le rapport d`oxygène aux molécules de glucose est 1.25/0.139 = 9.0. Cela signifie que vous avez commencé avec 9 molécules d`oxygène pour chaque molécule de glucose.

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5. Trouver le ratio idéal pour la réaction. Retournez à l`équation équilibrée que vous avez écrite plus tôt. Cette équation équilibrée vous indique le rapport idéal des molécules: si vous utilisez ce ratio, les deux réactifs seront utilisés en même temps.

Le côté gauche de l`équation est

6 O 2 + C_{6} H_{12} O_{6}

$6O_ {2} + C_ {6} H _ {{12}} O_ {6}$ . Les coefficients vous disent qu`il y a 6 molécules d`oxygène et 1 molécule de glucose. Le rapport idéal pour cette réaction est de 6 oxygène / 1 glucose = 6.0.

Assurez-vous de répertorier les réactifs dans le même ordre que vous avez fait pour l`autre ratio. Si vous utilisez de l`oxygène / glucose pendant 1 et un glucose / oxygène pour l`autre, votre résultat suivant sera faux.

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6. Comparez les ratios pour trouver le réactif de limitation. Dans une réaction chimique, 1 des réactifs sont utilisés devant les autres. La quantité du produit créé dans la réaction est limitée par le réactif.Comparez les 2 rapports que vous avez calculés pour identifier le réactif de limitation:

Si le ratio réel est plus grand que le rapport idéal, vous avez alors plus de la plus grande réactante que nécessaire. Le réactif inférieur dans le rapport est le réactif de limitation.

Si le ratio réel est plus petit que le rapport idéal, vous n`avez pas assez de réactif supérieur, c`est donc le réactif limitant.

Dans l`exemple ci-dessus, le rapport réel de l`oxygène / glucose (9.0) est plus grand que le rapport idéal (6.0). Le réactif inférieur, le glucose, doit être le réactif limitant.

Partie 2 de 3:

Calculer le rendement théorique

1. Identifiez votre produit souhaité. Le côté droit d`une équation chimique répertorie les produits créés par la réaction. Chaque produit a un rendement théorique, ce qui signifie que la quantité de produit que vous vous attendez à obtenir si la réaction est parfaitement efficace.

Continuer l`exemple ci-dessus, vous analysez la réaction $6 O 2 + C_{6} H_{12} O_{6}$ $6O_ {2} + C_ {6} H _ {{12}} O_ {6}$ → $6 C O 2 + 6 H_{2} O$ $6CO_ {2} + 6h_ {2} o$ . Le côté droit répertorie 2 produits, dioxyde de carbone et eau. Calculons le rendement en dioxyde de carbone, $C O 2$ $Co_ {2}$ .

Image intitulée Calculer pourcentage de rendement en chimie étape 8

2. Notez le nombre de moles de votre réactif de limitation. Le rendement théorique d`une expérience est la quantité de produit créée dans des conditions parfaites. Pour calculer cette valeur, commencez par la quantité de réactif de limitation dans les taupes. (Ce processus est décrit ci-dessus dans les instructions de recherche du réactif de limitation.)

Dans l`exemple ci-dessus, vous avez découvert que le glucose était le réactif limitant. Vous avez également calculé que vous avez commencé avec 0.139 moles de glucose.

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3. Trouvez le rapport des molécules dans votre produit et votre réactif. Retourner à l`équation équilibrée. Divisez le nombre de molécules de votre produit souhaité par le nombre de molécules de votre réactif de limitation.

Votre équation équilibrée est

6 O 2 + C_{6} H_{12} O_{6}

$6O_ {2} + C_ {6} H _ {{12}} O_ {6}$ →

6 C O 2 + 6 H_{2} O

$6CO_ {2} + 6h_ {2} o$ . Il y a 6 molécules de votre produit désiré, dioxyde de carbone (

C O 2

$Co_ {2}$ ). Il y a 1 Molécule de votre réactif de limitation, glucose (

C 6 H_{12} O_{6}

$C_ {6} h _ {{12}} o_ {6}$ ).

Le rapport de dioxyde de carbone au glucose est 6/1 = 6. En d`autres termes, cette réaction peut produire 6 molécules de dioxyde de carbone à partir de 1 molécule de glucose.

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4. Multipliez le rapport par la quantité du réactif dans les taupes. La réponse est le rendement théorique du produit souhaité dans les taupes.

Tu as commencé avec 0.139 moles de glucose et le rapport de dioxyde de carbone au glucose est 6. Le rendement théorique de dioxyde de carbone est (0.139 moles glucose) x (dioxyde de carbone à 6 moles / glucose mole) = 0.Dioxyde de carbone de 834 moles.

Image intitulée Calculer le cent de rendement en chimie Étape 11

5. Convertir le résultat en grammes. Multipliez votre réponse en moles par le masse molaire de ce composé pour trouver le rendement théorique en grammes. C`est une unité plus pratique à utiliser dans la plupart des expériences.

Par exemple, la masse molaire de CO₂ est d`environ 44 g / mol. (La masse molaire du carbone est de ~ 12 g / mol et d`oxygène est ~ 16 g / mol, de sorte que le total est de 12 + 16 + 16 = 44.)

Multiplier 0.834 Moles Co₂ x 44 g / mol co₂ = ~ 36.7 grammes. Le rendement théorique de l`expérience est 36.7 grammes de co₂.

Partie 3 sur 3:

Calculer le cent de rendement

1. Comprendre le rendement pour cent. Le rendement théorique que vous avez calculé suppose que tout s`est parfaitement passé. Dans une expérience effective, cela n`arrive jamais: les contaminants et les autres problèmes imprévisibles signifient que certains de vos réactifs ne parviendront pas à convertir au produit. C`est pourquoi les chimistes utilisent 3 concepts différents pour faire référence au rendement:

Le rendement théorique est la quantité maximale de produit que l`expérience pourrait faire.
Le rendement réel est le montant réel que vous avez créé, mesuré directement sur une échelle.
Le pourcentage de rendement = $UNE c t toi une l Toi je e l ré T h e o r e t je c une l Toi je e l ré * 100 %$ ${ frac {réelyield} {théoriqueyield}} * 100 %$ . Un rendement en pourcentage de 50%, par exemple, signifie que vous avez fini par 50% du maximum théorique.

Image intitulée Calculer le cent de rendement en chimie Step 13

2. Notez le rendement réel de l`expérience. Si vous avez effectué votre expérience vous-même, rassemblez le produit purifié de votre réaction et de la peser sur un équilibre pour calculer sa masse. Si vous travaillez sur un problème de devoirs ou des notes de quelqu`un d`autre, le rendement réel doit être répertorié.

Disons que nos rendements réels réels 29 grammes de CO₂.

Image intitulée Calculer pourcentage de rendement en chimie étape 14

3. Divisez le rendement réel par le rendement théorique. Assurez-vous d`utiliser les mêmes unités pour les deux valeurs (généralement grammes). Votre réponse sera un ratio unité moins.

Le rendement réel était de 29 grammes, tandis que le rendement théorique était de 36.7 grammes.

29 g 36.7 g Englisons 0.79

${ frac {29g} {36.7g}} = 0,79$ .

Image intitulée Calculer pourcentage de rendement en chimie Étape 15

4. Multipliez par 100 pour convertir en un pourcentage. La réponse est le cent de rendement.

0.79 x 100 = 79, de sorte que le cent de rendement de l`expérience est de 79%. Vous avez créé 79% du montant maximum possible de CO₂.

Conseils

Certains étudiants confondent cent de cent (combien vous avez obtenu du montant total possible) avec Pourcentage d`erreur (À quelle distance un résultat expérimental provient du résultat attendu). La formule de rendement en pourcentage correcte est

UNE c t toi une l Toi je e l ré T h e o r e t je c une l Toi je e l ré X 100

${ frac {réelyield} {théoreticalyield}} x100$ . Si vous soustrayez les 2 rendements, vous utilisez la formule d`erreur en pourcentage à la place.

Si vous obtenez des résultats extrêmement différents, vérifiez vos unités. Si votre rendement réel est différent de votre rendement théorique par une commande de magnitude ou plus, vous avez probablement utilisé les mauvaises unités à un moment donné de vos calculs. Répétez les calculs et gardez une trace de vos unités à chaque étape du chemin.

Si votre cent de rendement est supérieur à 100% (et vous êtes sûr que votre mathématique a raison), d`autres substances ont contaminé votre produit. Purifie le produit (tel que par séchage ou filtrage) et pesez-le à nouveau.

Vidéo.

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