이론적 수득량이란?
이론적 수득량(theoretical yield)은 한계 반응물이 완전히 반응하고 생성물 손실이 전혀 없다고 가정했을 때, 화학 반응으로 얻을 수 있는 생성물의 최대 질량을 말합니다. 한계 반응물의 몰수, 균형 맞춘 반응식에서 얻은 몰비, 그리고 생성물의 몰질량을 이용해 계산합니다. 이 계산기는 어떤 반응에도 적용할 수 있으며, 특정 단위에 얽매이지 않는 보편적인 화학 계산을 따릅니다.
계산기 사용법
한계 반응물의 몰수, 균형 반응식에서 그 반응물의 화학량론 계수, 원하는 생성물의 계수, 그리고 생성물의 몰질량(g/mol)을 입력하세요. 계산기는 몰수에 몰비와 몰질량을 곱해 이론적 질량을 구합니다. 실험에서 실제로 얻은 질량까지 입력하면 수득률(%)도 함께 계산됩니다.
공식 풀이
먼저 몰비를 이용해 생성물의 몰수를 구합니다: $$n_{\text{생성물}} = n_{\text{한계}} \times \frac{c_{\text{생성물}}}{c_{\text{반응물}}}$$ 여기에 몰질량을 곱하면 몰수가 그램으로 환산됩니다: $$m_{\text{이론}} = n_{\text{생성물}} \times MW_{\text{생성물}}$$ 수득률은 실제 결과를 이 이상적인 값과 비교해 구합니다: $$\frac{m_{\text{실제}}}{m_{\text{이론}}} \times 100$$
예제로 보는 계산
2H2 + O2 → 2H2O 반응에서 수소 0.5 mol을 연소시킨다고 합시다. H2가 한계 반응물(계수 2)이고 물이 생성물(계수 2, 몰질량 18.02 g/mol)일 때, 물의 몰수 $$= 0.5 \times \frac{2}{2} = 0.5 \text{ mol}$$ 이므로 이론적 질량 $$= 0.5 \times 18.02 = \mathbf{9.01 \text{ g}}$$ 입니다. 실제로 8.0 g을 얻었다면 수득률 $$= \frac{8.0}{9.01} \times 100 \approx 88.8\%$$ 가 됩니다.
자주 묻는 질문
한계 반응물이란 무엇인가요? 가장 먼저 소진되어 생성물이 더 이상 만들어지지 못하게 제한하는 반응물입니다. 이론적 수득량은 항상 이 한계 반응물을 기준으로 계산해야 합니다.
수득률이 100%를 넘는 이유는 무엇인가요? 대개 불순물, 남아 있는 용매, 또는 덜 마른 생성물을 무게 측정한 경우입니다. 100%를 크게 넘는 값은 측정이나 계산에 오류가 있다는 신호입니다.
반드시 균형 맞춘 계수가 필요한가요? 네 — 몰비는 균형 맞춘 화학 반응식에서 직접 얻어지기 때문입니다.
