Utbyte

Så fort man genomför kemiska reaktioner i kemin har man nytta av ett begrepp som kallas för utbyte.

Utbytet speglar hur mycket produkt man får ut ur sin reaktion, antingen ett absolut värde i mol eller gram, eller ett relativt värde.

Faktiskt utbyte, eller absolut utbyte (båda betyder samma sak) beskriver den massa eller substansmängd man har fått ur sin reaktion.

Teoretiskt utbyte är den massa eller substansmängd man hade fått ur sin reaktion om all reaktant hade blivit till produkt och inga experimentella fel uppstår. Det teoretiska utbytet räknar man fram via reaktionsformel och molförhållande.

Relativt utbyte (kallas ibland bara utbyte) är ett mått på hur pass bra faktiskt utbyte man fick jämfört med det teoretiska utbytet. Formeln för relativt utbyte är

\( \mathrm{ Relativt utbyte = \frac{Faktiskt utbyte}{Teoretiskt utbyte}}\)

  • Om det relativa utbytet är runt 1, har vi fått ut lika mycket produkt som man optimalt kan få ur reaktionen.
  • Om det relativa utbytet är över 1, innehåller produkten säkerligen föroreningar av olika slag (eller så har du räknat fel).
  • Det vanligaste är att det relativa utbytet är under 1. En oerfaren laborant kan mycket väl få utybyten under 0,1 på labbar organkemi, eftersom produkt lätt kan gå förlorad vid filtreringar, tvättar och överföringar om man är lite slarvig.

Procentuellt utbyte (kallas också bara för utbyte ibland) är en variant av relativt utbyte. Skillnaden är att man har gjort om från decimalform till procentform. Detta kan uttryckas matematiskt som att

\( \mathrm{ Procentuellt utbyte = \frac{Faktiskt utbyte}{Teoretiskt utbyte} \cdot \:100\%}\)

Man tar med andra ord det relativa utbytet gånger 100 för att få fram det procentuella utbytet.

 

För att öka utbytet i en reaktion kan man antingen påverka den kemiska jämvikten eller minimera de experimentella fel som kan uppstå i laborationen.

 

Exempel

ÖvningsuppgiftSvarLösning
Du har genomfört en laboration som du för närvarande inte kommer ihåg reaktionsformeln för. Du har sedan tidigare räknat ut att ditt teoretiska utbyte är 10,5 g, och att ditt faktiska utbyte är 7,2 g. Bestäm det relativa och procentuella utbytet.
Det relativa utbytet är 0,686 och det procentuella utbytet är 68,6 %.
Faktiskt utbyte = 7,2 g

Teoretiskt utbyte = 10,5 g

\( \mathrm{ Relativt\:utbyte = \frac{Faktiskt\:utbyte}{Teoretiskt\:utbyte} = \frac{7,2 g}{10,5 g} = 0,6857}\)

\( \mathrm{ Procentuellt\:utbyte = Relativt\:utbyte \cdot \:100\% = 0,6857 \cdot 100\% = 68,57 \%}\)

Svar:
Det relativa utbytet är 0,686 och det procentuella utbytet är 68,6 %.

ÖvningsuppgiftSvarLösning
Du har blivit beordrad av din kemilärare att räkna ut det teoretiska utbytet av vatten i följande reaktion:

\( \mathrm{ 2H_2 (g) + O_2 (g) \longrightarrow \:2H_2O (g)}\)

Du har 0,5 mol av vätgas, och en obegränsad mängd syrgas att tillgå.

Det teoretiska utbytet kan uttryckas antingen i en substansmängd eller massa. Det teoretiska utbytet av vatten är 0,5 mol eller 9 g.
Vätgasen är den begränsande reaktanten i reaktionen.

Enligt molförhållandet kan vi skapa 0,5 mol vatten från 0,5 mol vätgas. \( \mathrm{ \frac{{n}_{(H_2)}}{2} = \frac{{n}_{(H_2O)}}{2}}\) eller så kan man helt enkelt se att 2:2 är ett 1:1 förhållande när man jämför koefficienterna. Läs mer om detta under artikeln molförhållande.

Vi översätter 0,5 mol vatten till massa.

\( \mathrm{ {m} = {n} \cdot {M} = 0,5 mol \cdot \:18 g/mol = 9 g}\)

Svar:
Det teoretiska utbytet kan uttryckas antingen i en substansmängd eller massa. Det teoretiska utbytet av vatten är 0,5 mol eller 9 g.

ÖvningsuppgiftSvarLösning
Din kemilärare tycker att övning ger färdighet. Du har av den anledningen fått uföra samma laboration så pass många gånger att du kan uppnå ett relativt utbyte på 0,85 om du anstränger dig. Hur stort faktiskt utbyte kan du nå om du anstränger dig, och ditt teoretiska utbyte är 20,3 g?

Det faktiska utbytet blir 17,3 g.
Teoretiskt utbyte = 20,3 g

Relativt utbyte = 0,85

\( \mathrm{ Relativt utbyte = \frac{Faktiskt\:utbyte}{Teoretiskt\:utbyte}}\)

Vilket görs om till

\( \mathrm{ Faktiskt utbyte = Relativt utbyte \cdot \:Teoretiskt utbyte}\)

\(\mathrm{Faktiskt utbyte = 20,3 g \cdot \:0,85 = 17,255 g \approx \:17,3 g}\)

Svar:
Det faktiska utbytet blir 17,3 g.


Artikeln skriven av Matias Ekstrand. Lämna feedback / ställ en fråga.
Publicerad 8 augusti 2010. Senast uppdaterad 2 juni 2015.

Kommentarer är stängda