कैसे केमिस्ट्री में परसेंट यील्ड कैलकुलेट करें

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इस आर्टिकल में:

लिमिटिंग रीएक्टेंट निकालना

थ्योरेटिकल यील्ड कैलकुलेट करना

परसेंट यील्ड कैलकुलेट करना

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स्रोत और उद्धरण

केमिस्ट्री में, केमिकल इक्वेशन के आधार पर जितनी अधिकतम केमिकल रीएक्शन के प्रोडक्ट की मात्रा बन सकती है उसे theoretical yield कहते हैं। वास्तव में ज्यादातर रीएक्शन पूर्ण रूप से एफिशिएंट नहीं होती हैं। अगर आप एक्सपेरिमेंट परफॉर्म करते हैं, तो आपको कम मात्रा, actual yield मिलेगी। रीएक्शन की एफिशिएंसी निकालने के लिए आप %yield = (actual yield/theoretical yield) x 100 फार्मूला का यूज करके percent yield कैलकुलेट कर सकते हैं। 90% परसेंट यील्ड का मतलब है कि रीएक्शन 90% एफिशिएंट था और 10% मटेरियल बर्बाद हो गया (रीएक्ट नहीं हुआ, या उनके प्रोडक्ट्स को नहीं निकाला गया)।

चरण

भाग 1

भाग 1 का 3:

लिमिटिंग रीएक्टेंट निकालना

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   बैलेंस केमिकल इक्वेशन से शुरू करें: एक केमिकल इक्वेशन प्रोडक्ट (दाईं तरफ) बनाने के लिए रीएक्ट हो रहे रीएक्टेंट्स (बाईं तरफ) को डिस्क्राइब करती है। कुछ प्रॉब्लम्स आपको यह इक्वेशन देंगीं, जबकि दूसरी जैसे कि वर्ड प्रॉब्लम्स आपको उसे खुद लिखने के लिए कहेंगीं। चूंकि केमिकल रीएक्शन के समय एटम्स क्रिएट या डिस्ट्रॉय नहीं होते हैं, तो हर एलिमेंट के एटम्स की संख्या बाईं और दाईं तरफ समान होनी चाहिए।

   • उदाहरण के लिए, ऑक्सीजन और ग्लूकोज रीएक्ट होकर कार्बन डाइऑक्साइड और वॉटर (पानी) बना सकते हैं: $6O_{2}+C_{6}H_{12}O_{6}$ → $6CO_{2}+6H_{2}O$
     दोनों तरफ 6 कार्बन (C) एटम, 12 हाइड्रोजन (H) एटम, और 18 ऑक्सीजन (O) एटम हैं। इक्वेशन बैलेंस है।
   • अगर आपको खुद ही इक्वेशन बैलेंस करने के लिए कहा जाता है तो इस गाइड को पढ़ें।
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   हर रीएक्टेंट का मोलर मास कैलकुलेट करें: कंपाउंड के हर एटम का मोलर मास निकालें, फिर कंपाउंड का मोलर मास निकालने के लिए उनको जोड़ दें। यह कंपाउंड के एक मॉलिक्यूल के लिए करें।

   • उदाहरण के लिए, ऑक्सीजन ($O_{2}$) के 1 मॉलिक्यूल में 2 ऑक्सीजन एटम्स होते हैं।
   • ऑक्सीजन का मोलर मास लगभग 16 ग्रा/मोल होता है। (आप सटीक वेल्यू पीरियोडिक टेबल से निकाल सकते हैं।)
   • 2 ऑक्सीजन एटम x 16 ग्रा/मोल प्रति एटम = 32 ग्रा/मोल $O_{2}$।
   • दूसरे रीएजेंट, ग्लूकोज ($C_{6}H_{12}O_{6}$) का मोलर मास (6 एटम C x 12 ग्रा C/मोल) + (12 एटम H x 1 ग्रा H/मोल) + (6 एटम O x 16 ग्रा O/मोल) = 180 ग्रा/मोल है।
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   हर रीएजेंट की मात्रा को ग्राम से मोल में कन्वर्ट करें: अब स्पेसिफिक एक्सपेरिमेंट आप स्टडी कर रहे हैं उसे देखने का समय है। हर रीएजेंट की मात्रा को ग्राम में लिखें। मात्रा को मोल में कन्वर्ट करने के लिए इस वेल्यू को कंपाउंड के मोलर मास से डिवाइड करें।

   • उदाहरण के लिए, मान लीजिए कि आप 40 ग्राम ऑक्सीजन और 25 ग्राम ग्लूकोज से शुरू करते हैं।
   • 40 ग्रा $O_{2}$ / (32 ग्रा/मोल) = 1.25 मोल ऑक्सीजन।
   • 25 ग्रा $C_{6}H_{12}O_{6}$ / (180 ग्रा/मोल) = लगभग 0.139 मोल ग्लूकोज।
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   अपने रीएक्शन का अनुपात निकालें: एक मोल किसी पदार्थ की मात्रा की सटीक/एक्सएक्ट संख्या है और यह 6.022 गुना 10 की पॉवर 23 एलीमेंट्री एंटिटी के बराबर होता है, जो एटम, आयन, इलेक्ट्रॉन, या मॉलिक्यूल हो सकते हैं। अब आपको पता चल गया है कि आपने रीएक्टेंट के कितने मॉलिक्यूल से शुरुआत की थी। 2 मॉलिक्यूल का अनुपात निकालने के लिए एक रीएक्टेंट के मोल को दूसरे के मोल से डिवाइड कर दें।

   • आपने 1.25 मोल ऑक्सीजन और 0.139 मोल ग्लूकोज के साथ शुरूआत की थी। ऑक्सीजन से ग्लूकोज मॉलिक्यूल का अनुपात 1.25 / 0.139 = 9.0 है। इसका मतलब है कि आपने ग्लूकोज के हर 1 मॉलिक्यूल के लिए ऑक्सीजन के 9 मॉलिक्यूल से शुरुआत की थी।
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   रीएक्शन का आइडियल अनुपात निकाले: जो बैलेंस इक्वेशन आपने पहले लिखी थी उस पर जाएँ। यह बैलेंस इक्वेशन आपको मॉलिक्यूल का आइडियल अनुपात बताती है: अगर आप इस अनुपात को यूज करते हैं, तो दोनों रीएक्टेंट्स एक साथ खत्म हो जाएंगे।

   • इक्वेशन की लेफ्ट साइड $6O_{2}+C_{6}H_{12}O_{6}$ है। कॉफिशिएंट आपको बताते हैं कि ऑक्सीजन के 6 और ग्लूकोज़ का 1 मॉलिक्यूल है। इस रीएक्शन का आइडियल अनुपात 6 ऑक्सीजन / 1 ग्लूकोज = 6.0 है।
   • सुनिश्चित करें कि आप रीएक्टेंट्स को उसी आर्डर में लगाते हैं जिसमें आपने दूसरे अनुपात के लिए लगाया था। अगर आप एक के लिए ऑक्सीजन/ग्लूकोज और दूसरे के लिए ग्लूकोज/ऑक्सीजन यूज करते हैं, तो आपका अगला रिजल्ट गलत होगा।
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   लिमिटिंग रीएक्टेंट निकालने के लिए अनुपातों को कंपेयर करें: केमिकल रीएक्शन में, एक रीएक्टेंट दूसरे से पहले खत्म हो जाता है। रीएक्शन में बनने वाले प्रोडक्ट की क्वांटिटी रीएजेंट द्वारा कम हो जाती है। आपके कैलकुलेट किए गए 2 अनुपातों को लिमिटिंग रीएक्टेंट पहचानने के लिए कंपेयर करें:

   • अगर एक्चुअल अनुपात आइडियल अनुपात से greater है, तो ऊपर वाला रीएक्टेंट आपके पास आपकी जरूरत से ज्यादा है। अनुपात में नीचे वाला रीएक्टेंट लिमिटिंग रीएक्टेंट है।
   • अगर् एक्चुअल अनुपात आइडियल अनुपात से smaller है, तो आपके पास ऊपर वाला रीएक्टेंट पर्याप्त मात्रा में नहीं है, इसलिए वह लिमिटिंग रीएक्टेंट है।
   • ऊपर दिए उदाहरण में, ऑक्सीजन/ग्लूकोज़ का एक्चुअल अनुपात (9.0) आइडियल अनुपात (6.0) से बड़ा है। नीचे वाला रिएक्टेंट, ग्लूकोज, लिमिटिंग रिएक्टेंट है।

भाग 2

भाग 2 का 3:

थ्योरेटिकल यील्ड कैलकुलेट करना

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   अपने डिज़ायर्ड प्रोडक्ट को पहचानें: केमिकल इक्वेशन की राइट साइड रीएक्शन से बनने वाले प्रोडक्ट्स को दर्शाती है। हर प्रोडक्ट की थ्योरेटिकल यील्ड होती है, मतलब है कि प्रोडक्ट की वह मात्रा जो रीएक्शन के परफेक्टली एफिशिएंट होने पर आपको मिलेगी।

   • ऊपर दिए उदाहरण में आप $6O_{2}+C_{6}H_{12}O_{6}$ → $6CO_{2}+6H_{2}O$ रीएक्शन को एनालाइज कर रहे हैं। राइट-हैंड साइड दो प्रोडक्ट, कार्बन डाइऑक्साइड और वॉटर हैं। चलिए कार्बन डाइऑक्साइड, $CO_{2}$ की यील्ड कैलकुलेट करते हैं।
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   अपने लिमिटिंग रीएक्टेंट के मोल की संख्या लिखें: परफेक्ट कंडीशन में बनने वाले प्रोडक्ट की मात्रा को एक्सपेरिमेंट की थ्योरेटिकल यील्ड कहते हैं। इस वेल्यू को कैलकुलेट करने के लिए मोल में लिमिटिंग रीएक्टेंट की मात्रा से शुरूआत करें। (लिमिटिंग रीएक्टेंट को निकालने वाले निर्देशों में ऊपर इस प्रोसेस को बताया गया है।)

   • ऊपर दिए उदाहरण में, आपको मिला कि ग्लूकोज लिमिटिंग रीएक्टेंट था। आपने यह भी कैलकुलेट किया था कि आपने 0.139 मोल ग्लूकोज से शुरुआत की थी।
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   अपने प्रोडक्ट और रीएक्टेंट के मॉलिक्यूल का अनुपात निकालें: दोवारा बैलेंस इक्वेशन पर जाएँ। अपने डिजायर्ड प्रोडक्ट के मॉलिक्यूल की संख्या को अपने लिमिटिंग रिएक्टेंट के मॉलिक्यूल की संख्या से भाग दें।

   • आपकी बैलेंस इक्वेशन $6O_{2}+C_{6}H_{12}O_{6}$ → $6CO_{2}+6H_{2}O$ है। यहाँ आपके डिजायर्ड प्रोडक्ट, कार्बन डाइऑक्साइड ($CO_{2}$) के 6 मॉलिक्यूल हैं। आपके लिमिटिंग रीएक्टेंट, ग्लूकोज ($C_{6}H_{12}O_{6}$) का 1 मॉलिक्यूल है।
   • कार्बन डाइऑक्साइड से ग्लूकोज का अनुपात 6/1 = 6 है। दूसरे शब्दों में कहें, तो यह रीएक्शन ग्लूकोज के 1 मॉलिक्यूल से कार्बन डाइऑक्साइड के 6 मॉलिक्यूल बना सकता है।
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   मोल में रीएक्टेंट की क्वांटिटी को अनुपात से गुणा करें: आने वाला उत्तर मोल में डिज़ायर्ड प्रोडक्ट की थ्योरेटिकल यील्ड है।

   • आपने ग्लूकोज के 0.139 मोल के साथ शुरुआत की थी और कार्बन डाइऑक्साइड से ग्लूकोज का अनुपात 6 है। कार्बन डाइऑक्साइड की थ्योरेटिकल यील्ड (0.139 मोल ग्लूकोज) x (6 मोल कार्बन डाइऑक्साइड / मोल ग्लूकोज) = 0.834 मोल कार्बन डाइऑक्साइड है।
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   रिजल्ट को ग्राम में कन्वर्ट करें: ग्राम में थ्योरेटिकल यील्ड निकालने के लिए मोल में अपने उत्तर को उस कंपाउंड के मोलर मास से गुणा करें। यह ज्यादातर एक्सपेरिमेंट में यूज की जाने वाली सुविधाजनक यूनिट है।

   • उदाहरण के लिए, CO₂ का मोलर मास लगभग 44 ग्रा/मोल है। (कार्बन का मोलर मास ~12 ग्रा/मोल और ऑक्सीजन के ~16 ग्रा/मोल है, इसलिए टोटल 12 + 16 + 16 = 44 है।)
   • गुणा करें: 0.834 moles CO₂ x 44 g/mol CO₂ = ~36.7 grams. एक्सपेरिमेंट की थ्योरेटिकल यील्ड 36.7 ग्राम CO₂ है।

भाग 3

भाग 3 का 3:

परसेंट यील्ड कैलकुलेट करना

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   परसेंट यील्ड को समझें: जो थ्योरेटिकल यील्ड आप कैलकुलेट करते हैं वह मानती है कि सबकुछ परफेक्टली हुआ। लेकिन एक्चुअल एक्सपेरिमेंट में, यह कभी नहीं होता है: कॉन्टैमिनेंट्स (दूषित पदार्थ) और अनचाही समस्याओं का मतलब है कि आपके कुछ रीएक्टेंट प्रोडक्ट में कन्वर्ट नहीं हो पाएँगे। यही हैं जिसके कारण केमिस्ट यील्ड के लिए 3 अलग-अलग कॉन्सेप्ट यूज करते हैं:

   • थ्योरेटिकल यील्ड एक्सपेरिमेंट से मिलने वाले प्रोडक्ट की अधिकतम मात्रा होती है।
   • एक्चुअल यील्ड आपको मिलने वाली एक्चुअल मात्रा होती है, जिसे सीधे तराजू पर नापा जाता है।
   • परसेंट यील्ड = ${\frac {actualyield}{theoreticalyield}}*100\%$ है। उदाहरण के लिए 50% परसेंट यील्ड का मतलब है कि आपको थ्योरेटिकल मैक्सिमम का 50% मिला।
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   एक्सपेरिमेंट की एक्चुअल यील्ड लिखें: अगर एक्सपेरिमेंट आपने खुद किया था, तो अपने रीएक्शन से प्यूरीफाइड (purified) प्रोडक्ट इकट्ठा करें और उसका मास कैलकुलेट करने के लिए तराजू पर उसे तौलें। अगर आप होमवर्क की प्रॉब्लम या किसी और के नोट्स पर काम कर रहे हैं, तो एक्चुअल यील्ड उसमें दी होनी चाहिए।

   • मान लें कि एक्चुअल यील्ड 29 ग्राम CO₂ है।
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   एक्चुअल यील्ड को थ्योरेटिकल यील्ड से डिवाइड करें: सुनिश्चित करें कि दोनों वेल्यू के लिए आप एक ही यूनिट (ग्राम) यूज करते है। आपका उत्तर बिना यूनिट वाला अनुपात होगा।

   • एक्चुअल यील्ड 29 ग्राम थी, जबकि थ्योरेटिकल यील्ड 36.7 ग्राम थी। ${\frac {29g}{36.7g}}=0.79$.
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   परसेंटेज में कन्वर्ट करने के लिए 100 से गुणा करें: आने वाला उत्तर परसेंट यील्ड है।

   • 0.79 x 100 = 79, इसलिए एक्सपेरिमेंट की परसेंट यील्ड 79% है। आपने CO₂ की मैक्सिमम पॉसिबल मात्रा का 79% बनाया है।

सलाह

• कुछ विद्यार्थी percent yield (आपको टोटल पॉसिबल मात्रा में से कितनी मिली) और percent error (एक्सेरिमेंटल रिजल्ट और एक्स्पेक्ट किए रिजल्ट में कितना अंतर है) में कंफ्यूज होते हैं। सही परसेंट यील्ड फार्मूला ${\frac {ActualYield}{TheoreticalYield}}x100$ है। अगर आप दोनों यील्ड को घटाते हैं, तो आप परसेंट एरर फार्मूला यूज कर रहे हैं।
• अगर आपको कुछ ज्यादा ही अलग रिजल्ट मिलता है, तो यूनिट को चेक करें। अगर आपकी एक्चुअल यील्ड थ्योरेटिकल यील्ड से एक गुना या उससे ज्यादा है, तो आपने अपनी कैलकुलेशन में किसी जगह गलत यूनिट का यूज किया है। कैलकुलेशन को रिपीट करें और हर स्टेप पर अपनी यूनिट का ध्यान दें।
• अगर आपकी परसेंट यील्ड 100% से ज्यादा है (और आपको पता है की आपका गणित ठीक है), तो दूसरी चीजों ने आपके प्रोडक्ट को कॉन्टैमिनेट (contaminate) कर दिया है। प्रोडक्ट को प्यूरीफाई करें (जैसे कि सुखाकर या फ़िल्टर करके) और उसे दोवारा तौलें।