主な違い - 原子経済と歩留まりの違い

原子経済性と収率は、化学合成の効率性を示す重要な指標である。原子経済性の判断は、いかに環境に優しいプロセスであるかを詳細に示すものであり、非常に重要である。また、その過程でどれだけの原子が無駄になっているかも示しています。収率とは、化学反応によって得られた生成物の、予想される計算上の（理論上の）量に対する相対的な量のことである。原子経済性と収率との重要な違いは、原子経済性が目的生成物のモル質量を全反応物のモル質量で割って算出するのに対し、収率は生成物の理論収率から実際の収率を差し引いて算出する点である。

カタログ

1. 概要と主な相違点 2. 原子経済とは 3. 百分率とは 4. 原子経済と百分率の類似点 5. 横並び比較-原子経済と百分率の表形式 6. 総括

げんしけいざいは何ですか？

原子経済または原子効率とは、合成反応に使用される原子に対する化学合成の効率のことである。100%であれば、全工程で原子が使われていることになる。これは、反応物の原子がすべて生成物の原子に変換されることを意味する。プロセスの原子経済性が高ければ、グリーンプロセスと呼ばれる。

原子経済計算式

原子経済の決定は、以下の式で行うことができます。

原子経済＝（必要な生成物のモル質量／全反応物のモル質量）×100%。

図1：パラメータの違いによる原子経済の変化

理想的なプロセスでは、反応物中のすべての原子がプロセスによって消費され、反応物に変換されます。そのため、無駄な原子がありません。しかし、実際のプロセスでは、原子経済性は100％以下である。これは、目的の製品だけを提供するのではなく、副産物も生産しているためです。これは、高コストの原材料を消費するプロセスでは大きな問題です。

例

ベンゼンから無水マレイン酸への酸化反応であり、ベンゼンと分子状酸素が関与する反応である。

ベンゼン＋4.5酸素→無水マレイン酸＋2炭酸ガス＋2水

必要な生成物のモル質量 = (12×4) + (16×3) + (1×2)

=98 g/mol

全反応物のモル質量；ベンゼン＝(12×6)＋(1×6)

=78g/mol

分子状酸素＝4.5（16×2）

=144 g/mol

反応物の総質量＝78＋144

=222 g/mol

原子経済＝（98/222）×100

=44.14%

パーセンテージイールドは何ですか？

収率（パーセント収率ともいう）とは、化学合成反応によって得られた理論収率に対する実際の収率のことである。数値は百分率で表示されます。実収率は実験的に得られたもので、理論収率は化学反応式から化学量論的に計算された値である。

理論収率を計算する際には、試薬の制限を考慮する必要があります。制限試薬または制限反応物とは、生成物の量を決定する反応物のことである。制限反応物質は反応中に消費され、その他の反応物質は冗長な試薬であるため、反応が完了した後も残ります。

限定試薬はどのように求めればよいですか？

例： Al (14 g) と Cl2 (4.25 g) 気体の反応を考えてみよう。最終生成物は三塩化アルミニウムである。

2Al+3Cl2→2AlCl3

アルミニウムのモル数＝14/26.98＝0.52モル

Cl2のモル数＝4.25/70.90＝0.06モル

AlとCl2の化学量論比＝2：3

したがって、2 molのアルミニウムと3 molのCl2が反応します。このとき、0.52 molのAlと反応させるのに必要なCl2の量は、= (3/2 x 0.52 = 0.78 mol)である。

しかし，0.06 mol しかないので，ここでは Cl2 が制限試薬となる。次に，反応混合物中に存在するアルミニウムの量を用いて，理論収率を算出した。

理論収量 = (2/3) x 0.06 x 133.3 = 5.33 g

実験的に得られた実際の収量が4.33gであれば、収量パーセントは次のように計算できる。

歩留まり率＝（4.33/5.33）×100％＝81.24％。

げんしけいざいとパーセンテージイールドの共通点

• アトミックエコノミーとパーセンテージイールドはいずれも％です。
• 原子経済と収率は、化学プロセスの効率を決定するのに非常に有用である。

げんしけいざいとパーセンテージイールドの違い

概要 - げんしけいざい vs. パーセンテージイールド

原子経済量と収率は、化学反応に対するパーセンテージ値として計算されます。原子経済性と収率との重要な違いは、原子経済性が目的生成物のモル質量を全反応物のモル質量で割って算出するのに対し、収率は生成物の理論収率から実際の収率を差し引いて算出する点である。

引用

1 "試薬とパーセンテージの制限"カーン・アカデミー、こちらからご覧いただけます。"原子経済" ウィキペディア、ウィキメディア財団、2018年2月28日、こちらからご覧いただけます。 2 "原子経済" ウィキペディア、ウィキメディア財団、2018年2月28日、こちらからご覧いただけます。