Cómo Calcular el Porcentaje de Rendimiento y el Rendimiento Teórico

El rendimiento porcentual de un experimento en química se utiliza para determinar su eficacia. Aunque los resultados son frecuentemente diferentes de las predicciones, los resultados suelen ser bastante cercanos. La diferencia entre el resultado real y el resultado previsto se determina calculando el rendimiento porcentual.

En este artículo, exploraremos qué es el porcentaje de rendimiento e identificaremos los tres pasos principales para calcular el porcentaje de rendimiento.

¿Qué es el porcentaje de rendimiento?

Un número calculado que demuestra el rendimiento real dividido por el porcentaje del rendimiento teórico se conoce como % de rendimiento. Los rendimientos teóricos y los rendimientos reales difieren en los laboratorios experimentales como consecuencia de los subproductos o derivados que se crean como resultado de la fabricación o de las reacciones químicas. Los subproductos son los que quedan después de la producción o la experimentación y no se pueden utilizar. Los residuos de subproductos se reducen en la fabricación como resultado de un menor desperdicio. El porcentaje de rendimiento le ayudará a establecer un plan para minimizar los residuos en las reacciones químicas al determinar la cantidad de producto que queda.

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Rendimiento teórico

El rendimiento teórico es el número de productos potenciales creados cuando los productos químicos reaccionan. Esto supone que todos los productos se han utilizado en su totalidad y que la reacción no ha terminado antes de tiempo. El rendimiento teórico es importante de conocer y determinar tanto en los niveles iniciales de la química como en la práctica avanzada de la ingeniería química y otros campos porque indica la eficiencia de la reacción. Para fabricar productos de base química, es importante saber cómo mantener el coste de producción bajo y maximizar el uso de materiales con poco o ningún desperdicio.

La base de esta idea es primero una ecuación equilibrada. Una vez equilibrada la ecuación, se calcula el rendimiento teórico.

Cómo calcular el rendimiento teórico

Para calcular el rendimiento teórico y asegurarse de que la cantidad de cada reactivo es la correcta para utilizar todos los materiales de forma eficaz, se puede utilizar la siguiente fórmula como base.

1. Determine el número de moles

Dependiendo de la sustancia química, ya sea sólida, líquida o gaseosa, determinará el número de moles de cada reactivo utilizado. En el caso de los sólidos, la masa de un reactivo químico se divide por su peso molecular. Si trabaja con líquidos o gases, deberá multiplicar el volumen y la densidad y, por último, dividir por el peso molecular.

2. Determinar el reactivo limitante

Identifica el reactivo químico con el menor número de moles multiplicando la masa molecular por el número de moles en cada ecuación. La respuesta que produce el menor número es el reactivo limitante. Es el reactivo que se agotará más rápido, limitando así los resultados o el producto.

3. Determinar el ratio

Utilizando una ecuación química, multiplica la relación entre el reactivo limitante y el producto por el número de moles del reactivo limitante.

4. Vuelve a multiplicar

2. El último paso para determinar el rendimiento teórico es multiplicar el número de moles del producto por el peso molecular del mismo.

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Rendimiento real

El rendimiento real es la cantidad real de un producto resultante de una reacción química. Mientras que el rendimiento teórico es la cantidad que puede obtenerse mediante una reacción y supone un resultado del 100% de un producto, el rendimiento real suele ser menor. Esto se debe a que pocos reactivos llegan a completarse o a que no se pueden obtener todos los productos. Si el producto resultante tiene que ser filtrado, o algunos se pegan al interior del vaso de precipitados, estas variables afectan al rendimiento real. La fórmula para determinar el rendimiento real es sencilla: se multiplican el porcentaje y el rendimiento teórico.

El reactivo limitante y el reactivo en exceso

En una reacción química, hay reactivos limitantes y reactivos en exceso. Los reactivos limitantes son los menos numerosos y determinan la cantidad de producto que se obtendrá. Por lo tanto, los reactivos limitantes suelen ser iguales al producto. Los reactivos en exceso son la sustancia o sustancias químicas que sobran, los subproductos de una reacción. El reactivo limitante es importante porque para una mayor eficacia se desea una reacción equilibrada. La relación entre el reactivo limitante, o el reactivo limitante y el reactivo en exceso, debe ser lo más cercana posible a 1:1. Cuanto más equilibrada esté la solución, menos residuos se producirán.

Cómo calcular el porcentaje de rendimiento en 4 pasos

Calcule el porcentaje de rendimiento siguiendo los siguientes pasos:

  1. Determina el rendimiento teórico. El rendimiento teórico es importante porque indica el resultado o producto potencial de una reacción al máximo rendimiento.
  2. Registre el rendimiento real. Cuando se calcula, el rendimiento real revela la verdadera cantidad de producto producido por la reacción.
  3. Dividir el rendimiento real entre el rendimiento teórico. Dividiendo el rendimiento real entre el teórico se obtiene el porcentaje decimal del rendimiento porcentual.
  4. 6. Multiplique por 100 para convertirlo en un porcentaje. Para hallar el porcentaje de rendimiento y calcular un porcentaje completo, tome el resultado decimal del paso anterior y multiplíquelo por 100. Este es el porcentaje de rendimiento de una reacción química y ayuda a obtener la mayor cantidad de producto con el menor desperdicio, a la vez que sirve para indicar la eficiencia del método.

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Ejemplo

Especialmente en la fabricación de medicamentos, conocer el porcentaje de rendimiento mantiene la pureza del producto químico y del medicamento. Una ecuación equilibrada para empezar a fabricar o crear reacciones químicas también disminuirá la probabilidad de contaminación. Este es un ejemplo de los pasos a seguir para encontrar el porcentaje de rendimiento:

Si su producto es 0,198 g de paracetamol utilizando 0,157 g de p-acetaminofenol y 0,486 g de anhídrido acético. El p-acetaminofenol es el reactivo limitante.

  1. Para determinar el rendimiento teórico, multiplique la masa de acetaminofén, reportada como 0,157g, por la masa molar del acetaminofén. En este caso, es de 151,2g. El resultado es que el rendimiento teórico es de 0,217g.
  2. A continuación, identifica el rendimiento porcentual decimal utilizando la fórmula química. El rendimiento real de acetaminofén se reportó como 0.198g y luego se divide por el rendimiento teórico de 0.217g. Observe que el rendimiento real reportado fue 0.19 menos que el rendimiento teórico. El porcentaje decimal del rendimiento porcentual es 0,91244.
  3. Para determinar el porcentaje de rendimiento e identificar la eficacia de la reacción química, multiplique el porcentaje decimal de 0,91244 por 100. El porcentaje de rendimiento es 91,2. En esta reacción química quedó menos del 10% de subproductos, por lo que la cantidad de residuos es baja y el método es eficaz.