W celu uzyskania czystej substancji próbkę zawierającą nitroanilinę poddano krystalizacji. Oblicz masę odważki nitroaniliny, pobranej do krystalizacji, jeśli uzyskano 1,5 g czystego związku, a wydajność krystalizacji wynosiła 75%.
Wydajność krystalizacji mówi, jaka część substancji pobranej do procesu została odzyskana jako czysty, wykrystalizowany związek. W tym zadaniu 1,5 g to masa produktu po oczyszczeniu, czyli masa uzyskana praktycznie. Skoro wydajność wynosi 75%, to znaczy, że te 1,5 g stanowi 75% masy nitroaniliny pobranej do krystalizacji. Można to zapisać tak: $W = m_{uzyskana} / m_{pobrana} \cdot 100%$. Po przekształceniu: $m_{pobrana} = 1,5 g / 0,75 = 2,0 g$. Dlatego poprawna masa odważki nitroaniliny wynosi 2 g. W praktyce laboratoryjnej taki wynik jest bardzo sensowny, bo podczas krystalizacji zawsze występują straty: część związku zostaje w ługu macierzystym, trochę może zostać na sączku, bagietce albo ściankach naczynia. Moim zdaniem warto zapamiętać, że wydajność procesu to nie to samo co czystość substancji. Dobra praktyka branżowa wymaga też, żeby kryształy były dobrze odsączone i wysuszone przed ważeniem, bo wilgotny produkt zawyżyłby wynik.
W tym zadaniu najważniejsze jest poprawne rozumienie procentowej wydajności krystalizacji. Nie chodzi o to, żeby odjąć 75% od jakiejś masy ani szukać masy strat metodą na wyczucie. Jeżeli po krystalizacji otrzymano 1,5 g czystej nitroaniliny przy wydajności 75%, to masa początkowa nitroaniliny musiała być większa niż masa produktu, bo część substancji została utracona w trakcie procesu. Wynik mniejszy niż 1,5 g, na przykład 0,5 g albo 0,02 g, jest chemicznie nielogiczny: nie można odzyskać 1,5 g czystego związku z mniejszej ilości tej samej substancji, jeśli nie zachodzi żadna reakcja zwiększająca masę produktu. Krystalizacja jest metodą oczyszczania i rozdzielania, a nie syntezą tworzącą dodatkową nitroanilinę. Typowy błąd to potraktowanie 75% jako liczby 75 zamiast 0,75, wtedy wychodzą absurdalnie małe wartości. Z kolei bardzo duża masa, taka jak 50 g, zwykle wynika z pomieszania proporcji albo z niekontrolowanego przeliczania procentów bez sprawdzenia sensu wyniku. W laboratorium zawsze warto zrobić szybki test logiczny: skoro odzyskano 75%, to masa początkowa musi być trochę większa od 1,5 g, ale nie kilkadziesiąt razy większa. Poprawny zapis to $m_{pobrana} = 1,5 g / 0,75$, więc otrzymujemy 2 g.