ในวิชาเคมีผลผลิตหรือที่รู้จักกันในชื่อผลผลิตปฏิกิริยาหรือผลผลิตทางเคมีหมายถึงปริมาณของผลิตภัณฑ์ที่ได้รับในปฏิกิริยาเคมี^{[ 1 ]}ผลผลิตเป็นหนึ่งในปัจจัยหลักที่นักวิทยาศาสตร์ต้องพิจารณาในกระบวนการสังเคราะห์ทางเคมีอินทรีย์และอนินทรีย์^{[ 2 ]}ในวิศวกรรมปฏิกิริยาเคมี "ผลผลิต" " การแปลง " และ "การเลือกสรร" เป็นคำที่ใช้เพื่ออธิบายอัตราส่วนของปริมาณสารตั้งต้นที่ถูกใช้ไป (การแปลง) ปริมาณผลิตภัณฑ์ที่ต้องการที่เกิดขึ้น (ผลผลิต) เมื่อเทียบกับผลิตภัณฑ์ที่ไม่ต้องการ (การเลือกสรร) ซึ่งแสดงด้วย X, Y และ S

คำว่า"ผลผลิต"ยังมีบทบาทสำคัญในเคมีวิเคราะห์ ด้วย เนื่องจากสารประกอบ แต่ละชนิด จะถูกกู้คืนในกระบวนการทำให้บริสุทธิ์ได้ในปริมาณตั้งแต่ผลผลิตเชิงปริมาณ (100%) ไปจนถึงผลผลิตต่ำ (< 50%)

ในวิศวกรรมปฏิกิริยาเคมี คำว่า "ผลผลิต" " การแปลงสภาพ " และ "การเลือกสรร" เป็นคำที่ใช้เพื่ออธิบายอัตราส่วนของปริมาณสารตั้งต้นที่ทำปฏิกิริยา (การแปลงสภาพ) ปริมาณผลิตภัณฑ์ที่ต้องการที่เกิดขึ้น (ผลผลิต) และอัตราส่วนของผลิตภัณฑ์ที่ต้องการที่เกิดขึ้นต่อผลิตภัณฑ์ที่ไม่ต้องการ (การเลือกสรร) ซึ่งแทนด้วย X, S และ Y ตามลำดับ

ตาม คู่มือ Elements of Chemical Reaction Engineeringผลผลิตหมายถึงปริมาณของผลิตภัณฑ์เฉพาะที่เกิดขึ้นต่อโมลของสารตั้งต้นที่ถูกใช้ไป^{[ 3 ]}ในวิชาเคมี โมลใช้เพื่ออธิบายปริมาณของสารตั้งต้นและผลิตภัณฑ์ในปฏิกิริยาเคมี

สารานุกรมศัพท์เคมีได้นิยามผลผลิตว่า " อัตราส่วนที่แสดงประสิทธิภาพของกระบวนการแปลงมวล สัมประสิทธิ์ผลผลิตถูกกำหนดให้เป็นปริมาณมวลเซลล์ (กก.) หรือผลิตภัณฑ์ที่เกิดขึ้น (กก. โมล) ^{[หมายเหตุ 1 ]}ที่เกี่ยวข้องกับสารตั้งต้นที่บริโภค (แหล่งคาร์บอนหรือไนโตรเจนหรือออกซิเจนในหน่วยกก. หรือโมล) หรือการผลิต ATP ภายในเซลล์ (โมล)" ^{[ 4 ] [ 5 ] : 168}

ในหัวข้อ "การคำนวณผลผลิตในการติดตามปฏิกิริยา" ในหนังสือเรียนเคมีอินทรีย์เชิงปฏิบัติของโวเกล ฉบับที่ 4 ปี 1996 (1978) ผู้เขียนระบุว่า " ผลผลิตทางทฤษฎีในปฏิกิริยาอินทรีย์คือน้ำหนักของผลิตภัณฑ์ที่จะได้รับหากปฏิกิริยาดำเนินไปจนเสร็จสมบูรณ์ตามสมการเคมีผลผลิตคือน้ำหนักของผลิตภัณฑ์บริสุทธิ์ที่แยกได้จากปฏิกิริยา" ^{[ 1 ] : 33 [หมายเหตุ 2 ]} ใน หนังสือเรียนของโวเกลฉบับปี 1996 ผลผลิตร้อยละแสดงเป็น^{[ 1 ] : 33 [หมายเหตุ 3 ]}

${\displaystyle {\mbox{percent yield}}={\frac {\mbox{actual yield}}{\mbox{theoretical yield}}}\times 100}$

ตามตำราของโวเกลฉบับ ปี 1996 ผลผลิตที่ใกล้เคียง 100% เรียกว่าเชิงปริมาณผลผลิตที่สูงกว่า 90% เรียกว่ายอดเยี่ยมผลผลิตที่สูงกว่า 80% เรียกว่าดีมากผลผลิตที่สูงกว่า 70% เรียกว่าดีผลผลิตที่สูงกว่า 50% เรียกว่าพอใช้และผลผลิตที่ต่ำกว่า 40% เรียกว่าแย่^{[ 1 ] : 33} ในสิ่งพิมพ์ปี 2002 ของพวกเขา Petrucci, Harwood และ Herring เขียนว่า ชื่อ ในตำราของโวเกลเป็นชื่อที่กำหนดขึ้นเองและไม่ได้รับการยอมรับโดยทั่วไป และขึ้นอยู่กับลักษณะของปฏิกิริยาที่เกี่ยวข้อง ความคาดหวังเหล่านี้อาจสูงเกินจริง ผลผลิตอาจดูเหมือน 100% หรือสูงกว่าเมื่อผลิตภัณฑ์ไม่บริสุทธิ์ เนื่องจากน้ำหนักที่วัดได้ของผลิตภัณฑ์จะรวมน้ำหนักของสิ่งเจือปนใดๆ ด้วย^{[ 6 ] : 125}

ในคู่มือ ปฏิบัติการเคมีอินทรีย์เชิงทดลองฉบับปี 2016 ผู้เขียนได้อธิบาย "ผลผลิตปฏิกิริยา" หรือ "ผลผลิตสัมบูรณ์" ของปฏิกิริยาเคมีว่าเป็น "ปริมาณของผลิตภัณฑ์บริสุทธิ์และแห้งที่ได้จากปฏิกิริยา" ^{[ 7 ]}พวกเขาเขียนว่าการรู้สัดส่วนของปฏิกิริยาเคมี—จำนวนและชนิดของอะตอมในสารตั้งต้นและผลิตภัณฑ์ในสมการที่สมดุล "ทำให้สามารถเปรียบเทียบธาตุต่างๆ ผ่านปัจจัยสัดส่วนได้" ^{[ 7 ]}อัตราส่วนที่ได้จากความสัมพันธ์เชิงปริมาณเหล่านี้มีประโยชน์ในการวิเคราะห์ข้อมูล^{[ 7 ]}

ผลผลิตร้อยละเป็นการเปรียบเทียบระหว่างผลผลิตจริง ซึ่งก็คือน้ำหนักของผลิตภัณฑ์ที่ตั้งใจไว้ของปฏิกิริยาเคมีในห้องปฏิบัติการ กับผลผลิตตามทฤษฎี ซึ่งเป็นการวัดผลิตภัณฑ์บริสุทธิ์ที่แยกได้ตามที่ตั้งใจไว้ โดยอิงจากสมการเคมีของปฏิกิริยาเคมีที่สมบูรณ์แบบ^{[ 1 ]}และกำหนดไว้ดังนี้

${\displaystyle {\mbox{percent yield}}={\frac {\mbox{actual yield}}{\mbox{theoretical yield}}}\times 100}$

ความสัมพันธ์ที่เหมาะสมระหว่างผลิตภัณฑ์และสารตั้งต้นในปฏิกิริยาเคมีสามารถหาได้โดยใช้สมการปฏิกิริยาเคมีสโตอิคิโอเมตรีใช้ในการคำนวณเกี่ยวกับปฏิกิริยาเคมี เช่น อัตราส่วนโมลสโตอิคิโอเมตรีระหว่างสารตั้งต้นและผลิตภัณฑ์ สโตอิคิโอเมตรีของปฏิกิริยาเคมีนั้นขึ้นอยู่กับสูตรเคมีและสมการที่ให้ความสัมพันธ์เชิงปริมาณระหว่างจำนวนโมลของผลิตภัณฑ์และสารตั้งต้นต่างๆ รวมถึงผลผลิต^{[ 8 ]}สมการสโตอิคิโอเมตรีใช้ในการกำหนดสารตั้งต้นหรือรีเอเจนต์ที่จำกัด ซึ่งเป็นสารตั้งต้นที่ถูกใช้หมดไปในปฏิกิริยา สารตั้งต้นที่จำกัดจะกำหนดผลผลิตทางทฤษฎี ซึ่งเป็นปริมาณสัมพัทธ์ของโมลของสารตั้งต้นและผลิตภัณฑ์ที่เกิดขึ้นในปฏิกิริยาเคมี สารตั้งต้นอื่นๆ กล่าวได้ว่ามีมากเกินไป ผลผลิตจริง ซึ่งเป็นปริมาณที่ได้จริงจากปฏิกิริยาเคมีที่ดำเนินการในห้องปฏิบัติการ มักจะน้อยกว่าผลผลิตทางทฤษฎี^{[ 8 ]}ผลผลิตทางทฤษฎีคือสิ่งที่จะได้หากสารตั้งต้นที่จำกัดทั้งหมดทำปฏิกิริยาเพื่อให้ได้ผลิตภัณฑ์ที่ต้องการ ผลผลิตที่แม่นยำยิ่งขึ้นจะวัดจากปริมาณผลิตภัณฑ์ที่ผลิตได้จริงเทียบกับปริมาณที่สามารถผลิตได้ อัตราส่วนของผลผลิตตามทฤษฎีและผลผลิตจริงส่งผลให้ได้ผลผลิตเป็นเปอร์เซ็นต์^{[ 8 ]}

เมื่อมีสารตั้งต้นมากกว่าหนึ่งชนิดเข้าร่วมในปฏิกิริยา ผลผลิตมักจะคำนวณจากปริมาณของสารตั้งต้นที่จำกัดปริมาณ ซึ่งมีปริมาณน้อยกว่าปริมาณ ที่เทียบเท่า ทางสโตอิคิโอเมตรี (หรือเพียงแค่เทียบเท่า) กับปริมาณของสารตั้งต้นอื่นๆ ทั้งหมด สารตั้งต้นอื่นๆ ที่มีปริมาณมากกว่าที่จำเป็นในการทำปฏิกิริยากับสารตั้งต้นที่จำกัดปริมาณทั้งหมด จะถือว่าเป็นส่วนเกิน ดังนั้น ผลผลิตจึงไม่ควรนำมาใช้เป็นตัววัดประสิทธิภาพของปฏิกิริยาโดยอัตโนมัติ

ในหนังสือGeneral Chemistry ที่ตีพิมพ์ในปี 1992 Whitten, Gailey และ Davis ได้อธิบายผลผลิตทางทฤษฎีว่าเป็นปริมาณที่คาดการณ์ได้จาก การคำนวณทางเคมี เชิง ปริมาณ โดยอิงจากจำนวนโมลของสารตั้งต้นทั้งหมดที่มีอยู่ การคำนวณนี้ถือว่าเกิดปฏิกิริยาเพียงปฏิกิริยาเดียวและสารตั้งต้นที่จำกัดจะทำปฏิกิริยาอย่างสมบูรณ์^{[ 9 ]}

ตามที่ Whitten กล่าว ผลผลิตจริงมักจะน้อยกว่า (เปอร์เซ็นต์ผลผลิตน้อยกว่า 100%) บ่อยครั้งที่น้อยกว่ามากด้วยเหตุผลหลายประการ^{[ 9 ] : 95} ผลที่ตามมาคือ ปฏิกิริยาหลายอย่างไม่สมบูรณ์ และสารตั้งต้นไม่ถูกเปลี่ยนเป็นผลิตภัณฑ์อย่างสมบูรณ์ หากเกิดปฏิกิริยาย้อนกลับ สถานะสุดท้ายจะมีทั้งสารตั้งต้นและผลิตภัณฑ์อยู่ในสภาวะสมดุลทางเคมีปฏิกิริยาสองหรือมากกว่านั้นอาจเกิดขึ้นพร้อมกัน ทำให้สารตั้งต้นบางส่วนถูกเปลี่ยนเป็นผลิตภัณฑ์ข้างเคียงที่ไม่ต้องการ การสูญเสียเกิดขึ้นในการแยกและการทำให้บริสุทธิ์ของผลิตภัณฑ์ที่ต้องการจากส่วนผสมของปฏิกิริยา มีสิ่งเจือปนอยู่ในวัตถุดิบเริ่มต้นซึ่งไม่ทำปฏิกิริยาเพื่อให้ได้ผลิตภัณฑ์ที่ต้องการ^{[ 9 ]}

นี่เป็นตัวอย่างของ ปฏิกิริยา เอสเทอริฟิเคชันที่โมเลกุลของกรดอะซิติก (หรือเรียกว่ากรดอีทาโนอิก) หนึ่งโมเลกุลทำปฏิกิริยากับโมเลกุลของ เอทานอลหนึ่งโมเลกุล ทำให้เกิด โมเลกุลของเอทิลอะซิเตตหนึ่งโมเลกุล( ปฏิกิริยา อันดับสองแบบสอง โมเลกุล ประเภท A + B → C):

กรดอะซิติก 120 กรัม(60 กรัม/โมล, 2.0 โมล) ทำปฏิกิริยากับเอทานอล 230 กรัม (46 กรัม/โมล, 5.0 โมล) ได้เอทิลอะซิเตต 132 กรัม (88 กรัม/โมล, 1.5 โมล) คิดเป็นผลผลิต 75%

1. ปริมาณโมลของสารตั้งต้นคำนวณจากน้ำหนัก (กรดอะซิติก: 120 กรัม ÷ 60 กรัม/โมล = 2.0 โมล; เอทานอล: 230 กรัม ÷ 46 กรัม/โมล = 5.0 โมล)
2. ใช้เอทานอลในปริมาณที่มากเกินพอ 2.5 เท่า (5.0 โมล ÷ 2.0 โมล)
3. ผลผลิตเชิงทฤษฎีต่อโมลคือ 2.0 โมล (ปริมาณโมลของสารตั้งต้นที่จำกัดปริมาณ คือ กรดอะซิติก)
4. ผลผลิตเชิงโมลของผลิตภัณฑ์คำนวณจากน้ำหนักของผลิตภัณฑ์ (132 กรัม ÷ 88 กรัม/โมล = 1.5 โมล)
5. เปอร์เซ็นต์ผลผลิตคำนวณจากผลผลิตโมล จริง และผลผลิตโมลตามทฤษฎี (1.5 โมล ÷ 2.0 โมล × 100% = 75%)

ในหนังสือคู่มือเคมีอินทรีย์สังเคราะห์ ปี 2016 ของเขา Michael Pirrung เขียนว่าผลผลิตเป็นหนึ่งในปัจจัยหลักที่นักเคมีสังเคราะห์ต้องพิจารณาในการประเมินวิธีการสังเคราะห์หรือการเปลี่ยนแปลงเฉพาะใน "การสังเคราะห์หลายขั้นตอน" ^{[ 10 ] : 163} เขาเขียนว่าผลผลิตที่คำนวณจากวัตถุดิบเริ่มต้นที่กู้คืนได้ (BRSM) หรือ (BORSM) ไม่ได้ให้ผลผลิตตามทฤษฎีหรือ "100% ของปริมาณผลิตภัณฑ์ที่คำนวณได้" ซึ่งจำเป็นต่อการดำเนินการขั้นตอนต่อไปในการสังเคราะห์หลายขั้นตอน^{: 163}

ขั้นตอนการทำให้บริสุทธิ์มักจะลดผลผลิตลง เนื่องจากการสูญเสียที่เกิดขึ้นระหว่างการถ่ายโอนวัสดุระหว่างภาชนะปฏิกิริยาและอุปกรณ์การทำให้บริสุทธิ์ หรือการแยกผลิตภัณฑ์ออกจากสิ่งเจือปนที่ไม่สมบูรณ์ ซึ่งอาจจำเป็นต้องทิ้งส่วนที่ถือว่าไม่บริสุทธิ์เพียงพอ ผลผลิตของผลิตภัณฑ์ที่วัดได้หลังจากการทำให้บริสุทธิ์ (โดยทั่วไปมีความบริสุทธิ์ทางสเปกโทรสโกปีมากกว่า 95% หรือมีความบริสุทธิ์เพียงพอที่จะผ่านการวิเคราะห์การเผาไหม้ ) เรียกว่าผลผลิตที่แยกได้ของปฏิกิริยา

ผลผลิตสามารถคำนวณได้โดยการวัดปริมาณผลิตภัณฑ์ที่เกิดขึ้น (โดยทั่วไปในส่วนผสมปฏิกิริยาที่ไม่บริสุทธิ์) เทียบกับปริมาณที่ทราบของสารมาตรฐานภายใน ที่เติมเข้าไป โดยใช้เทคนิคต่างๆ เช่นแก๊สโครมาโทกราฟี (GC), โครมาโทกราฟีของเหลวประสิทธิภาพสูงหรือสเปกโทรสโกปีนิวเคลียร์แมกเนติกเรโซแนนซ์ (NMR spectroscopy) หรือสเปกโทรสโกปีแมกเนติกเรโซแนนซ์ (MRS) ผลผลิตที่กำหนดโดยใช้วิธีนี้เรียกว่าผลผลิตมาตรฐานภายใน โดยทั่วไปแล้วจะได้ผลผลิตด้วยวิธีนี้เพื่อกำหนดปริมาณผลิตภัณฑ์ที่ผลิตจากปฏิกิริยาได้อย่างแม่นยำ โดยไม่คำนึงถึงปัญหาการแยกสารที่อาจเกิดขึ้น นอกจากนี้ยังเป็นประโยชน์เมื่อการแยกผลิตภัณฑ์ทำได้ยากหรือยุ่งยาก หรือเมื่อต้องการกำหนดผลผลิตโดยประมาณอย่างรวดเร็ว เว้นแต่จะระบุไว้เป็นอย่างอื่น ผลผลิตที่รายงานในเอกสารทางเคมีอินทรีย์และอนินทรีย์สังเคราะห์หมายถึงผลผลิตที่แยกได้ ซึ่งสะท้อนถึงปริมาณผลิตภัณฑ์บริสุทธิ์ที่น่าจะได้รับภายใต้เงื่อนไขที่รายงานได้ดีกว่า เมื่อทำซ้ำขั้นตอนการทดลอง

ใน บทความ Synlett ปี 2010 ของพวกเขา Martina Wernerova และนักเคมีอินทรีย์ Tomáš Hudlický ได้แสดงความกังวลเกี่ยวกับการรายงานผลผลิตที่ไม่ถูกต้อง และเสนอแนวทางแก้ไข ซึ่งรวมถึงการระบุลักษณะของสารประกอบอย่างถูกต้อง^{[ 11 ]}หลังจากทำการทดลองควบคุมอย่างระมัดระวัง Wernerova และ Hudlický กล่าวว่าการจัดการทางกายภาพแต่ละครั้ง (รวมถึงการสกัด/การล้าง การทำให้แห้งด้วยสารดูดความชื้นการกรอง และโครมาโทกราฟีแบบคอลัมน์ ) ส่งผลให้ผลผลิตลดลงประมาณ 2% ดังนั้น ผลผลิตที่แยกได้ซึ่งวัดหลังจากการดำเนินการกับน้ำมาตรฐานและการทำให้บริสุทธิ์ด้วยโครมาโทกราฟีไม่ควรเกิน 94% ^{[ 11 ]}พวกเขาเรียกปรากฏการณ์นี้ว่า "ภาวะเงินเฟ้อของผลผลิต" และกล่าวว่าภาวะเงินเฟ้อของผลผลิตได้ค่อยๆ เพิ่มขึ้นในช่วงไม่กี่ทศวรรษที่ผ่านมาในวรรณกรรมเคมี พวกเขาระบุว่าภาวะเงินเฟ้อของผลผลิตเกิดจากการวัดผลผลิตอย่างไม่ระมัดระวังในปฏิกิริยาที่ดำเนินการในขนาดเล็กความคิดที่ปรารถนาและความปรารถนาที่จะรายงานตัวเลขที่สูงขึ้นเพื่อวัตถุประสงค์ในการตีพิมพ์^{[ 11 ]}

• การแปลง (เคมี)
• ผลผลิตควอนตัม

• Whitten, Kenneth W.; Davis, Raymond E; Peck, M. Larry (2002). เคมีทั่วไป . ฟอร์ตเวิร์ธ: Thomson Learning. ISBN 978-0-03-021017-4.
• Whitten, Kenneth W; Gailey, Kenneth D (1981). เคมีทั่วไป . ฟิลาเดลเฟีย: สำนักพิมพ์ Saunders College. ISBN 978-0-03-057866-3.
• Petrucci, Ralph H.; Herring, F. Geoffrey; Madura, Jeffry; Bissonnette, Carey; Pearson (2017). เคมีทั่วไป: หลักการและการประยุกต์ใช้สมัยใหม่ . โทรอนโต: Pearson. ISBN 978-0-13-293128-1.
• โวเกล, อาร์เธอร์ อิสราเอล; เฟอร์นิส, บี. เอส; แทตเชลล์, ออสติน โรเบิร์ต (1978). ตำราเคมีอินทรีย์เชิงปฏิบัติของโวเกล . นิวยอร์ก: ลองแมน. ISBN 978-0-582-44250-4.