3.10 Hasil Reaksi (Yield)

Jumlah pereaksi pembatas yang tersedia pada awal reaksi menentukan hasil teoritis (yield teoritis), yaitu jumlah maksimum produk yang dapat dihasilkan jika seluruh pereaksi pembatas bereaksi sempurna. Dengan kata lain, yield teoritis merupakan hasil maksimum yang diprediksi berdasarkan persamaan reaksi yang setara. Namun, dalam praktiknya, hasil aktual (yield aktual), yaitu jumlah produk yang benar-benar diperoleh dari suatu reaksi, hampir selalu lebih rendah daripada yield teoritis. Perbedaan ini dapat disebabkan oleh berbagai faktor. Sebagai contoh, banyak reaksi bersifat reversibel, sehingga tidak berlangsung sepenuhnya dari reaktan menuju produk. Bahkan ketika reaksi berlangsung hingga selesai, mungkin tetap sulit untuk memisahkan seluruh produk dari medium reaksi (misalnya dari larutan dalam air). Selain itu, beberapa reaksi bersifat kompleks, di mana produk yang terbentuk dapat bereaksi lebih lanjut, baik satu sama lain maupun dengan pereaksi awal, membentuk produk samping. Reaksi-reaksi tambahan ini dapat mengurangi hasil dari reaksi utama.

Untuk menentukan seberapa efisien suatu reaksi yang diberikan, para ahli kimia sering mencari persen yield (% yield), yang menggambarkan proporsi yield aktual terhadap yield teoretis. Persen yield dihitung sebagai berikut:

Persen yield (% yield) dapat berkisar antara kurang dari 1 persen hingga 100 persen. Para ahli kimia berusaha untuk memaksimalkan persen yield dalam suatu reaksi. Faktor-faktor yang dapat mempengaruhi persen yield (% yield) termasuk suhu dan tekanan. Kita akan mempelajari efek ini nanti.

Dalam Contoh 3.16 Kita menghitung hasil dari suatu proses industri.

Contoh 3.16

Titanium adalah logam yang kuat, ringan, tahan korosi yang digunakan dalam industri roket, pesawat terbang, mesin jet, dan rangka sepeda. Titanium disediakan dengan reaksi titanium (IV) klorida dengan magnesium cair antara 950⁰C - 1150⁰C:

TiCl₂(g) + 2Mg(l) →  Ti(S) + 2MgCl₂(l)

Dalam operasi industri tertentu 3,54 x 10⁷ g TiCl₄ direaksikan dengan 1,13 x 10⁷ g Mg. (a) Hitung yield teoritis Ti dalam gram. (b) Hitung persen yield jika yield aktual yang diperoleh 7,91 x 10⁶ g Ti.

(a)
Strategi

Karena ada dua reaktan, ini mungkin menjadi masalah pereaksi pembatas. Reaktan yang menghasilkan lebih sedikit mol produk adalah pereaksi pembatas. Bagaimana kita mengonversi dari jumlah reaktan ke jumlah produk? Lakukan perhitungan ini untuk setiap reaktan, lalu bandingkan mol produk Ti yang terbentuk.

Penyelesaian

Lakukan dua perhitungan terpisah untuk melihat yang mana dari dua reaktan yang merupakan pereaksi pembatas. Pertama, dimulai dengan 3,54 x 10⁷ g TiCl₄, hitung jumlah mol Ti yang dapat diproduksi jika semua TiCl₄ bereaksi. Konversinya adalah

gram TiCl₄  → mol TiCl₄ → mol Ti

sehingga

Selanjutnya, kita menghitung jumlah mol Ti yang terbentuk dari 1,13 x 10⁷ g Mg. Langkah-langkah konversi adalah

gram Mg  → mol Mg → mol Ti

sehingga

Oleh karena itu, TiCl₄ adalah pereaksi pembatas karena menghasilkan jumlah Ti yang lebih sedikit. Massa Ti terbentuk adalah

(b) 
Strategi 

Massa Ti ditentukan sebagian (a) adalah hasil teoritis. Jumlah yang diberikan sebagian (b) adalah hasil reaksi aktual.

Penyelesaian
Persen hasil diberikan oleh

Periksa
Haruskah persen yield  kurang dari 100 persen?

Latihan Soal

Secara industri, logam vanadium, yang digunakan dalam paduan baja, dapat diperoleh dengan mereaksikan vanadium (V) oksida dengan kalsium pada suhu tinggi:

5Ca + V₂O₅ → 5CaO + 2V

Dalam satu proses, 1,54 x 10³ g V₂O₅ bereaksi dengan 1,96 x 10³ g Ca. (a) Hitung yield teoritis dari V. (b) Hitung persen yield jika 803 g V diperoleh.

Dalam proses industri biasanya melibatkan jumlah yang besar (ribuan hingga jutaan ton) produk. Dengan demikian, bahkan sedikit peningkatan yield reaksi dapat secara signifikan mengurangi biaya produksi. Salah satu contohnya adalah pembuatan pupuk kimia.