Rendimiento de la Reacción

El rendimiento teórico de una reacción es la cantidad de producto que se estima que se forma en base a la estequiometría de la ecuación química balanceada. El rendimiento teórico asume la conversión completa del reactivo limitante en el producto deseado. La cantidad de producto que se obtiene realizando la reacción se denomina rendimiento real y puede ser menor o (muy raramente) igual al rendimiento teórico.

Porcentaje de rendimiento

En el caso de las reacciones químicas, el rendimiento real del producto es a menudo menor que el rendimiento teórico previsto basado en la estequiometría de la reacción. Cuando las reacciones se realizan bajo un determinado conjunto de condiciones, se espera una pérdida inevitable de masa debido a varias razones. Algunas reacciones son naturalmente ineficientes, generando otros productos indeseables a través de reacciones secundarias. Otras son incompletas debido a su naturaleza reversible, acompañadas por un estado de equilibrio entre los reactivos y los productos. A veces, la pérdida de masa del producto se debe a una recuperación inadecuada del producto deseado de la mezcla de reacción durante técnicas de purificación como la cristalización, destilación, filtración y la cromatografía. En los casos en que se experimenta pérdida de producto, el porcentaje de rendimiento se utiliza para medir el grado en que se alcanza el rendimiento teórico de una reacción.

Los rendimientos reales y teóricos pueden expresarse como masas o cantidades molares (o cualquier otra propiedad adecuada, por ejemplo, en volumen, si el producto es un gas). Siempre que ambos rendimientos se expresen utilizando las mismas unidades, estas unidades se cancelarán cuando se calcule el porcentaje de rendimiento.

Cálculo del porcentaje de rendimiento

Considere la combustión de óxido nítrico a dióxido de nitrógeno.

Al final de la reacción, se obtienen 180 gramos de dióxido de nitrógeno a partir de 150 gramos de óxido nítrico y un exceso de oxígeno. ¿Cuál es el porcentaje de rendimiento?

El rendimiento real de la reacción es de 180 gramos. Sabiendo que el óxido nítrico es el reactivo limitante, los moles de rendimiento teórico se obtienen sobre la base de la estequiometría de NO y NO₂. Primero, la masa de NO se convierte en moles de NO. Entonces, se aplica la razón estequiométrica de NO:NO₂ (1:1), lo que sugiere que se formarán 5 moles de NO₂ a partir de 5 moles de NO. Tercero, los moles de NO₂ son convertidos en masa.

En el paso final, el porcentaje de rendimiento se calcula en función de la relación del rendimiento real con respecto al rendimiento teórico.

Este texto ha sido adaptado de Openstax, Química 2e, Sección 4.4: Rendimientos de la reacción.