El porcentaje de rendimiento es la cantidad real de producto de reacción obtenido de una reacción en comparación con la cantidad máxima teórica que podría obtenerse. Un cálculo de estequiometría muestra cuánto de cada producto de reacción podría obtenerse en una reacción en particular, dadas las cantidades de cada reactivo utilizado. Si se proporciona muy poco de un reactivo al comienzo de la reacción, el rendimiento real disminuirá y pueden quedar algunos reactivos. Varios otros factores también pueden reducir el porcentaje de rendimiento.
TL; DR (demasiado largo; No leí)
El porcentaje de rendimiento viene 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 porcentaje de rendimiento es inferior al 100 por ciento debido a inexactitudes en las mediciones, que la reacción no se completa o una disponibilidad limitada de uno de los reactivos.
El rendimiento teórico
Un cálculo de estequiometría puede determinar el rendimiento teórico de una reacción en 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 está desequilibrada 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 balanceada en moles significa que dos moles de gas hidrógeno y un mol de gas oxígeno reaccionan para formar dos moles de agua. Convertir a gramos usando los pesos atómicos en gramos de una tabla periódica de los elementos da la los siguientes pesos: un mol de gas hidrógeno: 2 g, un mol de gas oxígeno: 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. Es posible que los pesos de los reactivos no estén exactamente equilibrados, por lo que los productos de reacción son menores. Es posible que la reacción no utilice todos los reactivos porque, como gas, algunos se pierden en el aire. A veces, los reactivos tienen impurezas que hacen que la reacción se detenga y, a 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 se puede expresar 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 36 gramos de agua. Pero en una reacción real, si 4 gramos de hidrógeno se queman en el aire, la cantidad de agua producida podría ser solo de 27 gramos. Dividir el valor real de 27 gramos por el valor teórico de 36 gramos y multiplicar por 100 da 75 por ciento, el porcentaje de rendimiento para esta reacción.