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El rendimiento porcentual es la cantidad real de producto de reacción obtenida de una reacción en comparación con la cantidad máxima teórica que podría obtenerse. Un cálculo de estequiometría muestra la cantidad de cada producto de reacción que se puede obtener en una reacción particular, dadas las cantidades de cada reactivo utilizado. Si se proporciona muy poco reactivo al comienzo de la reacción, el rendimiento real disminuirá y pueden quedar algunos reactivos. Varios otros factores también pueden reducir el rendimiento porcentual.
TL; DR (demasiado largo; no leído)
El rendimiento porcentual está dado por el rendimiento real de un producto de reacción particular dividido por el rendimiento teórico máximo, ambos en gramos, multiplicado por 100. Por lo general, el rendimiento porcentual es inferior al 100 por ciento debido a imprecisiones en las mediciones, la reacción no funciona a finalización o una disponibilidad limitada de uno de los reactivos.
El rendimiento teórico
Un cálculo de estequiometría puede determinar el rendimiento teórico para una reacción particular. La ecuación de reacción se equilibra primero, y luego los reactivos y los productos de reacción se expresan en moles de cada sustancia. Una conversión de gramo por mol da los pesos.
Por ejemplo, el gas hidrógeno y el gas oxígeno reaccionan para formar agua. La ecuación desequilibrada es H2 + O2 = H2O, con la ecuación que muestra que los gases de hidrógeno y oxígeno existen como moléculas de dos átomos. La ecuación no está equilibrada porque solo hay un átomo de oxígeno a la derecha y dos a la izquierda. La ecuación balanceada correspondiente es 2H2 + O2 = 2H2O.
Expresar la ecuación equilibrada en moles significa que dos moles de gas hidrógeno y un mol de gas oxígeno reaccionan para formar dos moles de agua. La conversión a gramos usando los pesos atómicos de gramo de una tabla periódica de los elementos da los siguientes pesos: un mol de gas hidrógeno: 2 g, un mol de oxígeno gaseoso: 32 gy un mol de agua: 18 g. Según la ecuación en gramos, 4 gramos de hidrógeno reaccionan con 32 gramos de oxígeno para formar 36 gramos de agua, que es el rendimiento teórico de esta reacción.
El porcentaje de rendimiento
En reacciones reales, el rendimiento real suele ser inferior al rendimiento teórico. Los pesos de los reactivos pueden no estar exactamente equilibrados, por lo que los productos de reacción son menores. Es posible que la reacción no use todos los reactivos porque, como gas, parte se pierde en el aire. Algunas veces los reactivos tienen impurezas que hacen que la reacción se detenga, y otras veces el producto de reacción se interpone en el camino de una reacción completa. Por todas estas razones, se produce menos producto que el máximo teórico.
Cuando el peso real del producto de reacción es menor que el valor teórico, el resultado puede expresarse como un porcentaje. El peso real dividido por el peso teórico multiplicado por 100 da el rendimiento porcentual de la reacción.
En la reacción de hidrógeno y oxígeno, el peso teórico del producto de reacción para 4 gramos de hidrógeno y 32 gramos de oxígeno fue de 36 gramos de agua. Pero en una reacción real, si se queman 4 gramos de hidrógeno en el aire, la cantidad de agua producida podría ser de solo 27 gramos. Dividiendo el valor real de 27 gramos por el valor teórico de 36 gramos y multiplicando por 100 se obtiene el 75 por ciento, el rendimiento porcentual de esta reacción.