📚 கற்றல் முதன்மை க.பொ.த. (சா/த) க.பொ.த. (உ/த) பிற 🌐 English உள்நுழைய
பாடங்கள் · அலகு 3 · சதவீத விளைச்சல் & தூய்மை

சதவீத விளைச்சலும் சதவீதத் தூய்மையும்

முழுமையான பார்வை — சதவீத விளைச்சலும் சதவீதத் தூய்மையும் (Percentage Yield & Percentage Purity) ஏன் முக்கியம்?

மூல விகித வினை (நெருப்பு வாயு எரிதல்)
Stoichiometry — methane combustion
Wikipedia → · CC

ஒரு சமப்படுத்தப்பட்ட இரசாயனச் சமன்பாட்டின் (chemical equation) மூல் விகிதத்தைப் (mole ratio) பயன்படுத்தி, ஒரு தாக்கத்தில் எவ்வளவு விளைபொருள் உருவாக வேண்டும் என்பதைக் கணிக்க முடியும். இவ்வாறு கணிக்கப்படும் அளவு கோட்பாட்டு விளைச்சல் (theoretical yield) எனப்படும். ஆனால், நடைமுறையில் ஆய்வுகூடத்தில் ஒரு தாக்கத்தை நடத்தும்போது உண்மையில் கிடைக்கும் விளைபொருளின் அளவு, இக்கோட்பாட்டு மதிப்பைவிடக் குறைவாகவே இருக்கின்றது. இதுவே உண்மை விளைச்சல் (actual yield) எனப்படும்.

உண்மை விளைச்சல் கோட்பாட்டு விளைச்சலைவிடக் குறைவாக இருப்பதற்குப் பல காரணங்கள் உள்ளன. தாக்கம் முழுமையடையாமல் சமநிலையில் நிற்றல், விளைபொருள் சேர்த்தெடுக்கப்படும்போது ஒரு பகுதி இழக்கப்படல், விளைபொருளுடன் இணைந்து வேறு பக்கத் தாக்கங்கள் (side reactions) நிகழ்தல் ஆகியன இதற்கான பிரதான காரணங்களாகும். எனவே, ஒரு தாக்கத்தின் வினைத்திறனை அளவிட, உண்மை விளைச்சலையும் கோட்பாட்டு விளைச்சலையும் ஒப்பிட்டுச் சதவீத விளைச்சலைக் (percentage yield) கணிக்கின்றோம்.

இதேபோல, ஒரு தாக்கத்திற்குப் பயன்படுத்தப்படும் சோதனைப்பொருள் (sample) எப்போதும் முற்றிலும் தூயதாக இருப்பதில்லை; அதில் தாக்கத்தில் ஈடுபடாத மாசுக்களும் (impurities) கலந்திருக்கலாம். ஒரு சோதனைப்பொருளில் உண்மையான தூய இரசாயனப் பொருள் எவ்வளவு உள்ளது என்பதைச் சதவீதத் தூய்மை (percentage purity) குறிக்கின்றது. சரியான கணக்கீடுகளுக்கு, மாசுக்களின் தாக்கத்தைக் கணக்கில் எடுத்தல் இன்றியமையாததாகும்.

கோட்பாட்டு விளைச்சலும் உண்மை விளைச்சலும்

கார்பன்-12 மூலியம் விளக்கம்
The mole unit (carbon-12)
Wikipedia → · CC

கோட்பாட்டு விளைச்சல் என்பது, தரப்பட்ட சோதனைப்பொருள் முழுவதும் சமன்பாட்டின்படி முற்றாகத் தாக்கமுற்றால் கிடைக்க வேண்டிய விளைபொருளின் பெறுமதியளவாகும். இது ஒரு கணித மதிப்பேயன்றி ஆய்வுகூடத்தில் உண்மையில் அளக்கப்படும் மதிப்பல்ல. உண்மை விளைச்சல் என்பது, தாக்கத்தை நடத்தி, விளைபொருளைச் சேர்த்தெடுத்து, உலர்த்தி நிறுத்தியபின் கிடைக்கும் உண்மையான திணிவாகும்.

சதவீத விளைச்சல் = (உண்மை விளைச்சல் ÷ கோட்பாட்டு விளைச்சல்) × 100%

Theoretical yield vs Actual yield Theoretical = 100% calculated from the mole ratio Actual = 80% measured in the lab Loss: incomplete reaction, side reactions, transfer loss % yield = (actual ÷ theoretical) × 100
How a percentage-yield calculation flows Mass of reactant given Moles, then mole ratio balanced equation Theoretical yield (mass) m = n × M % yield actual ÷ theoretical × 100 Theoretical yield calculated — what should form Actual yield measured — given in the question % yield is always below 100% a result above 100% means there is a calculation error
பகுப்பு 1 — சதவீத விளைச்சலைக் கணித்தல்

வினா: 8.0 g கால்சியம் காபனேற்றை (CaCO₃) சூடாக்கும்போது கால்சியம் ஒட்சைட்டு (CaO) உருவாகின்றது. ஆய்வுகூடத்தில் 3.7 g CaO உண்மையில் கிடைத்தது. சதவீத விளைச்சல் யாது?
(மூலர் திணிவுகள்: CaCO₃ = 100 g mol⁻¹, CaO = 56 g mol⁻¹)

படி 1 — சமப்படுத்தப்பட்ட இரசாயனச் சமன்பாடு:
    CaCO₃(s) → CaO(s) + CO₂(g)
படி 2 — CaCO₃ இன் மூல் எண்ணிக்கை:   n = m / M = 8.0 ÷ 100 = 0.08 mol
படி 3 — மூல் விகிதம் 1 : 1 ஆகையால், கோட்பாட்டு CaO = 0.08 mol
படி 4 — கோட்பாட்டு விளைச்சலின் திணிவு:
    m = n × M = 0.08 × 56 = 4.48 g
படி 5 — சதவீத விளைச்சலைக் கணித்தல்:
    சதவீத விளைச்சல் = (3.7 ÷ 4.48) × 100% = 82.6%

சதவீதத் தூய்மையும் மாசுக்களின் தாக்கமும்

கால்சியம் காபனேற்று — மாசுக் கலந்த மாதிரி உதாரணம்
Calcium carbonate sample
Wikipedia → · CC

ஒரு சோதனைப்பொருளில் உள்ள தூயமான இரசாயனப் பொருளின் திணிவை, மொத்தச் சோதனைப்பொருளின் திணிவுடன் ஒப்பிடும்போது கிடைக்கும் சதவீதமே சதவீதத் தூய்மை ஆகும். ஒரு சோதனைப்பொருளில் மாசுக்கள் கலந்திருந்தால், அம்மாசுக்கள் தாக்கத்தில் ஈடுபடுவதில்லை. எனவே, கணக்கீடுகளில் சோதனைப்பொருளின் மொத்தத் திணிவையன்றி, அதிலுள்ள தூயமான பகுதியின் திணிவையே பயன்படுத்த வேண்டும். இதனைப் புறக்கணித்தால் விளைபொருளின் கணக்கீடு தவறானதாக அமையும்.

சதவீதத் தூய்மை = (தூயப் பொருளின் திணிவு ÷ சோதனைப்பொருளின் மொத்தத் திணிவு) × 100%
தூயப் பொருளின் திணிவு = சோதனைப்பொருளின் மொத்தத் திணிவு × (சதவீதத் தூய்மை ÷ 100)

An impure sample — only the pure part reacts Pure compound — 85% impurity 15% takes part in the reaction does NOT react Use only the pure mass in the mole calculation
பகுப்பு 2 — சதவீதத் தூய்மையைக் கணித்தல்

வினா: 5.0 g மக்னீசியம் காபனேற்று (MgCO₃) சோதனைப்பொருள் சூடாக்கப்பட்டபோது 2.0 g காபனீரொட்சைட்டு (CO₂) வெளியேறியது. சோதனைப்பொருளில் MgCO₃ இன் சதவீதத் தூய்மை யாது?
(மூலர் திணிவுகள்: MgCO₃ = 84 g mol⁻¹, CO₂ = 44 g mol⁻¹)

படி 1 — சமப்படுத்தப்பட்ட இரசாயனச் சமன்பாடு:
    MgCO₃(s) → MgO(s) + CO₂(g)
படி 2 — வெளியேறிய CO₂ இன் மூல் எண்ணிக்கை:   n = 2.0 ÷ 44 = 0.0455 mol
படி 3 — மூல் விகிதம் 1 : 1 ஆகையால், தாக்கமுற்ற தூய MgCO₃ = 0.0455 mol
படி 4 — தூய MgCO₃ இன் திணிவு:   m = n × M = 0.0455 × 84 = 3.82 g
படி 5 — சதவீதத் தூய்மையைக் கணித்தல்:
    சதவீதத் தூய்மை = (3.82 ÷ 5.0) × 100% = 76.4%
பகுப்பு 3 — மாசுக் கலந்த சோதனைப்பொருளிலிருந்து விளைபொருளைக் கணித்தல்

வினா: 90% தூய்மையுடைய 10.0 g கால்சியம் காபனேற்று (CaCO₃) சோதனைப்பொருள் மிகையான ஐதரோகுளோரிக் அமிலத்துடன் முழுமையாகத் தாக்கமுறுகின்றது. வெளியேறும் காபனீரொட்சைட்டு (CO₂) வாயுவின் திணிவு யாது?
(மூலர் திணிவுகள்: CaCO₃ = 100 g mol⁻¹, CO₂ = 44 g mol⁻¹)

படி 1 — சோதனைப்பொருளில் உள்ள தூய CaCO₃ இன் திணிவைக் கணித்தல்:
    தூயத் திணிவு = 10.0 × (90 ÷ 100) = 9.0 g
படி 2 — தூய CaCO₃ இன் மூல் எண்ணிக்கை:   n = 9.0 ÷ 100 = 0.09 mol
படி 3 — சமப்படுத்தப்பட்ட இரசாயனச் சமன்பாடு:
    CaCO₃(s) + 2HCl(aq) → CaCl₂(aq) + H₂O(l) + CO₂(g)
படி 4 — மூல் விகிதம் 1 : 1 ஆகையால், CO₂ = 0.09 mol
படி 5 — CO₂ இன் திணிவைக் கணித்தல்:
    m = n × M = 0.09 × 44 = 3.96 g
(மொத்த 10.0 g ஐப் பயன்படுத்தியிருந்தால் விடை 4.4 g என தவறாக வந்திருக்கும்.)
தேர்வாளர் குறிப்பு
  • கோட்பாட்டு விளைச்சல் எப்போதும் கணக்கீட்டின் மூலம் பெறப்படுவது; உண்மை விளைச்சல் வினாவில் தரப்படுவது. இவ்விரண்டையும் குழப்பிக்கொள்ளக் கூடாது.
  • சதவீத விளைச்சல் எப்போதும் 100% ஐ விடக் குறைவாகவே இருக்கும். விடை 100% ஐ விட அதிகமாக வந்தால் கணக்கீட்டில் பிழை உள்ளது என உணர்க.
  • சோதனைப்பொருளின் தூய்மை தரப்பட்டால், முதலில் தூயப் பகுதியின் திணிவைக் கணித்து, பின்னரே மூல் கணக்கீட்டைத் தொடங்க வேண்டும். மொத்தத் திணிவைப் பயன்படுத்துவது பொதுவான பிழையாகும்.
  • மாசுக்கள் தாக்கத்தில் ஈடுபடுவதில்லை என்பதனால், விளைபொருளின் அளவைத் தூயப் பகுதியே தீர்மானிக்கின்றது.
🌐 விளக்க படம் / Explanatory Diagram
Yield and purity
வெளியீடு மற்றும் தூய்மை
Yield and purity
Credit: Wikimedia Commons  · CC BY-SA 4.0
📖 மேலதிக தகவல் / More on Wikipedia →

📝 பயிற்சி வினாக்கள்

பகுதி I — பல்தேர்வு வினாக்கள்

  1. சதவீத விளைச்சல் (% yield) =

    1. (உண்மை/கோட்பாடு)×100
    2. (கோட்பாடு/உண்மை)×100
    3. உண்மை×கோட்பாடு
    4. 100
    5. உண்மை−கோட்பாடு
    விடை
    (1) — (உண்மையான விளைச்சல்/கோட்பாட்டு விளைச்சல்)×100.

  2. கோட்பாட்டு விளைச்சல் (theoretical yield) கணிக்கப்படுவது:

    1. உண்மை அளவு
    2. சமன்செய்த சமன்பாடு (வரம்புப்படுத்தும் வினைபடுபொருள்)
    3. சதவீத தூய்மை
    4. வண்ணம்
    5. வேகம்
    விடை
    (2) — வரம்புப்படுத்தும் வினைபடுபொருளிலிருந்து அதிகபட்ச விளைச்சல்.

  3. உண்மை விளைச்சல் பொதுவாக கோட்பாட்டை விட:

    1. அதிகம்
    2. குறைவு
    3. சமம்
    4. இரட்டிப்பு
    5. பூச்சியம்
    விடை
    (2) — தோல்வி வினை, இழப்பு → உண்மை < கோட்பாடு.

  4. சதவீத தூய்மை (% purity) =

    1. (தூய நிறை/மொத்த நிறை)×100
    2. (மொத்த/தூய)×100
    3. தூய−மொத்த
    4. 100
    5. actual/theoretical
    விடை
    (1) — (தூயப் பொருளின் நிறை/மாதிரியின் மொத்த நிறை)×100.

  5. 80% விளைச்சலில் 0.5 மோல் வினைபடுபொருள் தரும் விளைபொருள் (1:1):

    1. 0.5 mol
    2. 0.4 mol
    3. 0.625 mol
    4. 0.8 mol
    5. 1 mol
    விடை
    (2) — 0.5 × 0.80 = 0.4 மோல்.

  6. தூய்மையற்ற மாதிரியில் கணிப்பின்போது முதலில்:

    1. மொத்த நிறை
    2. தூயப் பொருளின் நிறை
    3. வண்ணம்
    4. கனவளவு
    5. அடர்த்தி
    விடை
    (2) — சதவீத தூய்மையைப் பயன்படுத்தி தூயப் பொருளின் நிறையைக் கணிக்க.

பகுதி II — கட்டமைப்பு வினா

• கோட்பாட்டு விளைச்சல் 20 g, உண்மை விளைச்சல் 15 g எனின் சதவீத விளைச்சலைக் கணிக்க.

மாதிரி விடை
(15/20)×100 = 75%.

• 90% தூய்மையான 10 g CaCO₃ மாதிரியில் உள்ள தூய CaCO₃ நிறையைக் கணிக்க.

மாதிரி விடை
10 × 0.90 = 9 g தூய CaCO₃.

கட்டுரை வினா

• சதவீத விளைச்சல் மற்றும் சதவீத தூய்மை — வரைவிலக்கணம், கணிப்பு, விளைச்சல் 100% ஆகாததற்கான காரணங்களை விளக்குக.

விடை வரைவு
வரைவு: %விளைச்சல்=(உண்மை/கோட்பாடு)×100; %தூய்மை=(தூய/மொத்த)×100; விளைச்சல்<100% காரணம்—தோல்வி வினைகள், மீளக்கூடிய வினை, கையாளும் இழப்பு, தூய்மையற்ற வினைபடுபொருள்.
← அலகு 3