Rendimiento teórico

Cantidad máxima de un producto específico que se puede obtener a partir de determinadas cantidades de reactantes, suponiendo que el reactivo limitante se consume en su totalidad siempre que ocurra una sola reacción y se recupere totalmente el producto. Compárese con rendimiento.

Se cree equivocadamente que las reacciones progresan hasta que se consumen totalmente los reactivos, o al menos el reactivo limitante.

La cantidad real obtenida del producto, dividida por la cantidad teórica máxima que puede obtenerse (100%) se llama rendimiento.

La cantidad de producto que debiera formarse si todo el reactivo limitante se consumiera en la reacción, se conoce con el nombre de rendimiento teórico.

A la cantidad de producto realmente formado se le llama simplemente rendimiento o rendimiento de la reacción. Es claro que siempre se cumplirá la siguiente desigualdad: Rendimiento de la reacción ≦ Rendimiento teórico.

Uno o más reactivos en una reacción química suelen ser usados en exceso. El rendimiento teórico es calculado basado en la cantidad molar del reactivo limitante, tomando en cuenta la estequiometría de la reacción. Para el cálculo, se suele asumir que hay una sola reacción involucrada.

Dentro del ámbito de la química, el rendimiento teórico es la cantidad máxima de producto que puede crear una reacción química. En realidad, la mayoría de las reacciones no tienen una eficacia perfecta. Al realizar el experimento, obtendrás una cantidad menor, lo que se denomina rendimiento real. Si quieres expresar la eficacia de una reacción, puedes calcular el rendimiento porcentual mediante la siguiente fórmula: % de rendimiento = (rendimiento real/rendimiento teórico) x 100. Un rendimiento porcentual del 90 % significa que la reacción tuvo un 90 % de eficacia, mientras que un 10 % de los materiales se desperdiciaron (no lograron una reacción o no se recuperó su producto).

Rendimiento de Reacción

La cantidad de reactivo limitante presente al inicio de una reacción es el que nos marca el rendimiento teórico de la reacción, es decir, la cantidad de producto que se obtendría si reaccionara totalmente el reactivo limitante (dicho de otra manera, el rendimiento teórico es el rendimiento máximo que se puede obtener con determinada cantidad de reactivos).

En la práctica el rendimiento real (cantidad de producto que se obtiene en una reacción) casi siempre es menor al rendimiento teórico. Lo anterior porque muchas reacciones son reversibles, así mismo algunos productos pueden seguir reaccionando entre si con otros reactivos para formar aun otros productos.

Para determinar que tan eficiente fue una reacción especifica, los químicos utilizan el concepto de "porcentaje de rendimiento" que describe la proporción del rendimiento real con respecto al rendimiento teórico. (va desde el 1% hasta el 100%) Cuanto mayor sea el porcentaje de rendimiento, mas eficiente es una reacción, es decir, la cantidad de producto obtenido fue mas próximo a la cantidad de reactivo que debimos obtener según la teoría.

Se calcula como sigue:

% de rendimiento = (rendimiento real)/(rendimiento teórico) x 100%

Los químicos siempre buscan aumentar el porcentaje de rendimiento para obtener reacciones mas eficientes. Entre los factores que pueden afectar el porcentaje de rendimiento se encuentran la temperatura y la presión.

Ejemplo:

Se tienen 3.0g de H₂ y 32.0g de O₂, si se planea obtener agua quemando el hidrógeno, cuánto H₂O deberíamos obtener? (rendimiento teórico). Si se obtuvieron 26.3 g de H₂O, cual fue su porcentaje de rendimiento?

Antes que nada anotamos la ecuación balanceada de la combustión del hidrógeno, que viene implícita en el problema. H₂ + (1/2)O₂ ----> H₂O

Por cada mol de H₂ (2.0g) se necesita medio mol de O₂ (16g) y obtener 18.0g de H₂O.

Con los reactivos se tendrían 1.5 moles de H₂ y 2 medios moles de O₂, por lo que el reactivo limitante será H₂.

Si se sabe que por cada mol de H₂ se obtendrá un mol de H₂O, y este (el hidrógeno) es el reactivo limitante al finalizar obtendremos 1.5 moles de H₂O que son (18.0g x 1.5 = 27.0g) 27.0g (rendimiento teórico).

Si se obtuvieron 26.3g de H₂O en la practica, el porcentaje de rendimiento será:

(26.3g/27.0g)x100% = 97.4% de rendimiento.

Cantidad de producto que se predice por medio de la ecuación balanceada cuando ha reaccionado todo el reactivo limitante.

Cantidad máxima de un producto especificado que podría obtenerse a partir de las cantidades especificadas de reactivos, suponiendo que el reactivo limitante se consume por completo en una reacción única y recuperación total del producto. [Ecuaciones químicas y estequiometría de reacciones]