パーセント収率とは?
パーセント収率(百分率収率)は、実際に得られた生成物の量(実収量)を、その反応が理論上つくり出せる最大量(理論収量)と比較して、化学反応の効率を表す指標です。実験室から工業生産、さらには定期テストや入試まで、反応がどれだけうまく進んだかを判断するために使われる、化学でもっとも重要な計算のひとつです。100%に近いほど生成物のロスが少なかったことを意味し、値が低い場合は副反応や反応の不完全さ、あるいは精製過程でのロスが起きていることを示します。
この計算ツールの使い方
実収量(反応後に実際に測定した生成物の質量)と、理論収量(反応が完全に進んだと仮定して、化学量論から予測される質量)を入力します。両方の値は必ず同じ単位(通常はグラム)にそろえてください。入力するとパーセント収率がすぐに表示されます。
計算式の解説
計算式はとてもシンプルです。
$$\text{パーセント収率} = \frac{\text{実収量}}{\text{理論収量}} \times 100$$
実収量を理論収量で割ると小数の比が得られ、それに100を掛けることでパーセント表示に変換できます。理論収量は、あらかじめ化学反応式(つり合った反応式)と限定反応物(律速反応物)のモル数から求めておきます。
計算例
たとえば、ある反応で理論上は10gの生成物が得られると予測されたものの、実際には8.5gしか回収できなかったとします。このときのパーセント収率は\((8.5 \div 10) \times 100 = \mathbf{85\%}\)です。これはロスがわずかで、反応が効率よく進んだことを示す良好な収率です。
よくある質問
パーセント収率が100%を超えることはありますか? 原理的にはありません。理論で許される以上の生成物をつくることはできないからです。100%を超える値が出た場合は、生成物に不純物が混じっている、溶媒で湿ったままになっている、あるいは測定が正確でないことが原因と考えられます。
良いパーセント収率の目安は? 反応の種類によりますが、学校の実験では一般に80%以上であれば良好とされます。工業プロセスでは、さらに高い収率が目標とされることもあります。
実収量が理論収量より少なくなるのはなぜですか? 反応の不完全さ、競合する副反応、可逆的な平衡のほか、ろ過・移し替え・精製の過程で生成物が失われることなどが原因です。