¿Cuál es el rendimiento teórico?
El rendimiento teórico de una reacción química es la cantidad obtenida de un producto de una reacción en la que el reactivo limitante se consumió por completo. Mientras que los químicos aprenden a equilibrar las ecuaciones químicas, en la práctica un reactivo estará presente en cantidades menos que estequiométricas. El reactivo limitará la cantidad de producto posible de la reacción. El método para calcular el rendimiento teórico es sencillo. Aplicar este cálculo en un entorno del mundo real es más útil, pero más complejo.
En el primer paso del cálculo del rendimiento teórico, se escribe la ecuación química equilibrada y se examina la relación de los moles de cada reactivo. La cantidad de cada reactante se determina sopesando reactivos, medir concentraciones o usar soluciones estándar. El reactivo limitante se encuentra convirtiendo la cantidad de reactivos presentes en moles de cada reactante y determinando, en función de las relaciones del primer paso, que se agotará antes de los otros reactivostodos se usan. La relación de moles de producto a moles de reactante limitante de la ecuación equilibrada se multiplica por los moles de reactivo limitante disponible para encontrar los moles de producto. Luego, utilizando el peso molecular del producto, esta respuesta se convierte en gramos de producto u otra medida adecuada.
En el laboratorio, los químicos comienzan con una reacción propuesta. Los productos de reacción se predicen y confirman por experimento. Una ecuación química equilibrada se escribe utilizando el conocimiento de la reacción. Dadas las concentraciones iniciales de cada reactivo, se elige el reactivo limitante, y el rendimiento se calcula en función de que el reactivo se convierta por completo al producto. En futuros experimentos o análisis de muestras, el rendimiento real se comparará con el rendimiento teórico y las causas de la pérdida de productos determinadas.
Para calcular el rendimiento teórico, es necesario conocer los reactivos yProductos de la reacción. Esto puede ser más complejo en entornos industriales reales en comparación con las condiciones de laboratorio. La reacción, por ejemplo, podría estar ocurriendo dentro de una condición ácida o básica, y puede haber corrosión de tuberías que liberan metales que pueden actuar como catalizadores. Los cálculos de laboratorio deben estar respaldados por muestras extraídas del proceso de interés.
Típicamente, las reacciones inorgánicas, particularmente aquellas que producen un precipitado sólido o un producto volátil, pueden realizarse en condiciones que producen una reacción completa del reactivo limitante. Estas reacciones a menudo pueden producir cerca del 100% del teórico. Las reacciones orgánicas a menudo producen muchos más subproductos debido a las corrientes reactivas menos puras y la multiplicidad de posibles reacciones. Los procesos industriales que involucran reacciones orgánicas en la industria rara vez producen resultados que se acercan al rendimiento teórico. Estos procesos generalmente requieren pasos posteriores de separación y purificación.