Die prozentuale Ausbeute gibt an, wie effizient eine chemische Reaktion im Vergleich zur idealen stöchiometrischen Vorhersage tatsächlich war. Es handelt sich um eine der häufigsten Berechnungen in der Laborarbeit in der allgemeinen und organischen Chemie. Sie wird zur Bewertung von Laborberichten, zum Vergleich von Syntheserouten und zur Fehlersuche bei leistungsschwachen Reaktionen verwendet.
So funktioniert die prozentuale Rendite
Prozentuale Ausbeute vergleicht zwei Zahlen: die tatsächliche Ausbeute (was Sie nach der Reaktion auf der Waage gewogen haben) und die theoretische Ausbeute (was laut Stöchiometrie Sie erhalten sollten, wenn jedes Molekül des limitierenden Reaktanten perfekt in das Produkt umgewandelt würde). Wenn man den tatsächlichen Wert durch den theoretischen Wert dividiert und mit 100 multipliziert, erhält man einen Prozentsatz, der bei realen Laborarbeiten fast immer unter 100 % liegt, da Nebenreaktionen, unvollständige Umwandlung und physikalische Verluste während der Übertragung und Reinigung alle die Produktmenge verringern, die man zurückgewinnen kann.
Die theoretische Ausbeute selbst ergibt sich aus einer separaten Stöchiometrieberechnung: Wandeln Sie die Masse Ihres limitierenden Reaktanten in Mol um, verwenden Sie das Molverhältnis der ausgeglichenen Gleichung, um die Produktmole zu ermitteln, und wandeln Sie sie dann mithilfe von wieder in Masse um Molmasse des Produkts. Der prozentuale Ertrag macht erst dann Sinn, wenn die theoretische Zahl korrekt ist – ein Fehler in der theoretischen Ertragsberechnung wird jedes nachgelagerte prozentuale Ertragsergebnis verfälschen.
Eingaben und was sie bedeuten
Der tatsächliche Ertrag ist eine gemessene Größe – die Masse des gereinigten, getrockneten Produkts, das Sie gewonnen haben, in Gramm. Theoretische Ausbeute ist eine anhand der Stöchiometrie berechnete Menge, ebenfalls in Gramm. Damit das Verhältnis gültig ist, müssen beide dieselbe Masseneinheit verwenden. Wenn in Ihrem Laborbuch die tatsächliche Ausbeute in Milligramm und die theoretische Ausbeute in Gramm aufgezeichnet sind, konvertieren Sie eins vor der Division.
Auf der Registerkarte „Lösen“ können Sie in die andere Richtung arbeiten: Geben Sie eine prozentuale Ausbeute (von der typischen Leistung einer bekannten Reaktion oder einem in einem Laborhandbuch festgelegten Ziel) und eine der beiden Ausbeuten an und lösen Sie nach der anderen auf. Dies ist nützlich für die Planung – zum Beispiel um abzuschätzen, wie viel Produkt eine groß angelegte Reaktion realistischerweise produzieren wird, bevor sie ausgeführt wird.
Grenzen und Randfälle
Eine prozentuale Rendite über 100 % ist ein Warnsignal und kein Triumph – es bedeutet, dass die gemessene tatsächliche Rendite mehr wiegt, als das theoretische Maximum zulässt. Häufige Ursachen sind Restlösungsmittel, Kristallwasser oder noch im Produkt eingeschlossenes, nicht umgesetztes Ausgangsmaterial, die allesamt zu einer Masse führen, die nicht der beabsichtigten Verbindung entspricht. Eine sehr niedrige prozentuale Ausbeute (deutlich unter 50 %) weist normalerweise auf eine unvollständige Reaktion, eine Nebenreaktion, die um den begrenzenden Reaktanten konkurriert, oder einen Produktverlust während der Filtration, Extraktion oder Umkristallisation hin.
Dieser Rechner geht davon aus, dass die von Ihnen eingegebene theoretische Ausbeute bereits korrekt ist. Wenn Sie sich nicht sicher sind, wie Sie es berechnen sollen, verwenden Sie zunächst einen Stöchiometrie- oder theoretischen Ertragsrechner. Der falsche theoretische Ertrag führt zu einer irreführenden prozentualen Ertragszahl, egal wie sorgfältig Sie den tatsächlichen Ertrag messen.