Все формулы РФ

Химия / Базовые химические расчеты

Выход продукта реакции

Выход реакции показывает, какую часть теоретически возможного продукта реально получили. Его находят как отношение практической массы продукта к теоретической.

Опубликовано: Обновлено:

Школьная программаОГЭЕГЭБазовые химические расчетыСтехиометрияПроцентыКалькуляторЕсть историческая справка

Формула

$$\eta=\frac{m_{\text{практ}}}{m_{\text{теор}}}\cdot 100\%$$
Сравнительная шкала Практический и теоретический выход

Две колонки показывают расчетный максимум и реально полученную массу.

Выход реакции сравнивает результат опыта с теоретическим максимумом.

Обозначения

$\eta$
выход продукта реакции, %
$m_{практ}$
практически полученная масса продукта, г
$m_{теор}$
теоретическая масса продукта по уравнению реакции, г

Условия применения

  • Практическая и теоретическая массы должны относиться к одному и тому же продукту реакции.
  • Теоретическую массу получают по уравненному уравнению реакции и ограничивающему реагенту.
  • Обе массы выражают в одинаковых единицах.

Ограничения

  • Формула не объясняет причину потерь: побочные реакции, неполное превращение и механические потери анализируют отдельно.
  • Выход реакции нельзя использовать вместо массовой доли примеси или концентрации раствора.
  • Если продукт содержит примеси или воду, практическую массу нужно пересчитать на чистый продукт.

Подробное объяснение

Теоретический выход - это максимум продукта, который следует из уравнения реакции при полном превращении ограничивающего реагента. Практический выход - то, что реально выделили, высушили и взвесили. Отношение этих величин показывает эффективность получения продукта.

Формула применяется только после стехиометрии. Сначала находят количество вещества реагента, по коэффициентам переходят к продукту, затем получают теоретическую массу продукта. Только после этого можно сравнивать ее с экспериментальной массой.

Выход меньше 100% часто связан с обратимостью реакции, побочными процессами, растворимостью продукта, потерями при фильтровании или неполным высушиванием. В учебных задачах причины могут не обсуждаться, но расчет всегда предполагает, что практический продукт соответствует указанному веществу.

От массовой доли и концентрации выход отличается тем, что описывает результат процесса, а не состав исходной смеси или раствора. Поэтому проценты в этой формуле нельзя автоматически переносить в задачи на растворы или примеси.

Как пользоваться формулой

  1. Уравняйте реакцию и найдите ограничивающий реагент, если это требуется.
  2. Рассчитайте теоретическую массу продукта по уравнению реакции.
  3. Запишите практическую массу именно того же продукта.
  4. Разделите практическую массу на теоретическую.
  5. Умножьте на 100% и проверьте, что результат не превышает 100% без специального объяснения.

Историческая справка

Понятие выхода реакции сформировалось в лабораторной и промышленной химии, где важно было не только предсказать продукт, но и оценить эффективность его получения. Стехиометрия давала расчетный максимум, однако реальные процессы сопровождались потерями, равновесием, побочными реакциями и ограничениями очистки. В органическом синтезе и химической технологии выход стал языком сравнения методик: одна реакция может быть теоретически правильной, но практически неудобной из-за малого выхода. В школьной химии эта формула показывает разницу между идеальной моделью уравнения и реальным экспериментом, не смешивая ее с чистотой вещества или концентрацией раствора.

Историческая линия формулы

У формулы выхода нет единственного автора. Она возникла как практическое отношение фактически полученного продукта к стехиометрически рассчитанному максимуму. Исторически ее связывают с развитием лабораторного синтеза, аналитического контроля и химической технологии.

Пример

По расчету из заданного количества реагента должно получиться 10 г соли, но в опыте получили 8,2 г. Выход реакции равен eta = 8,2 / 10 * 100% = 82%. Это означает, что получено 82% от теоретически возможной массы. Если практический продукт влажный и содержит 5% воды, сначала нужно найти массу сухой соли: 0,95 * 8,2 = 7,79 г, и только ее сравнивать с теорией. Важно, что теоретическая масса не берется с потолка: ее предварительно считают по уравнению реакции из количества ограничивающего реагента. Дополнительная проверка результата состоит в том, чтобы вернуть найденную величину в исходную формулу и убедиться, что единицы сокращаются именно так, как требует химический смысл задачи.

Частая ошибка

Первая ошибка - делить теоретическую массу на практическую и получать число больше 100% без химического смысла. Вторая - сравнивать массу одного вещества с теоретической массой другого продукта. Третья - забывать, что выход реакции не равен чистоте вещества: образец может быть чистым, но выход низким из-за неполного протекания реакции, или наоборот продукт может быть загрязнен и давать завышенную массу.

Практика

Задачи с решением

Процент выхода

Условие. Теоретически можно получить 25 г вещества, фактически получили 20 г. Найдите выход.

Решение. eta = 20 / 25 * 100% = 80%.

Ответ. 80%

Практическая масса

Условие. Теоретический выход 12 г, реальный выход 75%. Сколько граммов получили?

Решение. mпракт = 0,75 * 12 = 9 г.

Ответ. 9 г

Теоретическая масса

Условие. Получили 6 г продукта при выходе 60%. Какова теоретическая масса?

Решение. mтеор = 6 / 0,60 = 10 г.

Ответ. 10 г

Калькулятор

Посчитать по формуле

Введите значения и нажмите «Рассчитать».

Дополнительные источники

  • OpenStax Chemistry 2e: percent yield
  • Chemistry LibreTexts: Theoretical and Percent Yield
  • IUPAC Gold Book: yield

Связанные формулы

Химия

Массовая доля примеси

$w_{\text{прим}}=\frac{m_{\text{прим}}}{m_{\text{образца}}}$

Массовая доля примеси показывает, какая часть массы образца не является основным веществом. Ее считают как отношение массы примесей к общей массе образца.