Cómo calcular el porcentaje de rendimiento: definición, fórmula y ejemplo
¿Qué es el porcentaje de rendimiento?
Si alguna vez ha cocinado una comida a partir de una receta, habrá notado que a menudo vienen con porciones o un número que indica cuántas personas puede alimentar la receta. A veces, sin embargo, este número puede estar apagado y terminará con menos o más comida de la que esperaba. Varias cosas pueden explicar esta diferencia: derrames de alimentos antes de cocinarlos, dejar los ingredientes demasiado tiempo en la estufa, usar la taza medidora incorrecta, etc.
Lo mismo puede suceder siempre que realizamos experimentos en el laboratorio de química para fabricar un compuesto. Primero hacemos cálculos de la cantidad de compuesto que obtendremos. Sin embargo, estos cálculos se realizan en condiciones ideales. No tienen en cuenta los errores experimentales o los errores personales del experimentador. Al final, su predicción a menudo es diferente de lo que realmente hizo.
En química, tenemos un rendimiento teórico , que es la cantidad de producto calculada a partir del reactivo limitante. El reactivo limitante es el reactivo en la reacción química que limita la cantidad de producto que se puede formar. El rendimiento real es la cantidad real producida cuando se lleva a cabo el experimento o la reacción.
La discrepancia entre el rendimiento teórico y el rendimiento real se puede calcular utilizando el porcentaje de rendimiento , que utiliza esta fórmula:
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Para usar esta fórmula para el porcentaje de rendimiento, debe asegurarse de que su rendimiento real y el rendimiento teórico estén en las mismas unidades. Si el rendimiento real está en gramos, entonces el rendimiento teórico también debe estar en gramos. Si el rendimiento teórico está en moles, entonces el rendimiento real también debe estar en moles. Deberá realizar las conversiones si se le da una unidad de medida y necesita la otra.
Ejemplo 1
Veamos un ejemplo. El carbonato de magnesio (MgCO3) se descompuso para formar 15 gramos de MgO en el experimento real. Si el rendimiento teórico es de 19 gramos, ¿cuál es el porcentaje de rendimiento de MgO?
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En este problema, debe calcular el porcentaje de rendimiento de óxido de magnesio. Para hacer esto, necesita conocer los rendimientos reales y teóricos de óxido de magnesio. Ambos valores ya se le proporcionan en la pregunta, por lo que lo único que debe hacer es introducir estos valores en la fórmula de rendimiento porcentual:
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Ejemplo 2
A veces, también necesitará calcular el rendimiento teórico de la reacción química dada. Para hacer esto, necesitará convertir la cantidad de su reactivo limitante en la cantidad de su producto final. Echemos un vistazo a cómo se hace esto con este problema.
Si la reacción de 30 gramos de carbonato de calcio (CaCO3) produce 15 gramos de óxido de calcio (CaO), ¿cuál es el porcentaje de rendimiento de la siguiente reacción?
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El problema ya le ha dado el rendimiento real de 15 gramos. Entonces, para encontrar el porcentaje de rendimiento, debe calcular el rendimiento teórico. Miras tu reacción química y ves que tu único reactivo limitante es el carbonato de calcio. Puede tomar la cantidad dada de 30 gramos de carbonato de calcio y convertirla en la cantidad de óxido de calcio que se formaría en condiciones ideales. Ese es tu rendimiento teórico. Tómese un momento y actualice su memoria y sus habilidades de conversión si es necesario antes de continuar.
Terminas con este cálculo.
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Obtienes un rendimiento teórico de 16,8 gramos de óxido de calcio.
Ahora que tiene su rendimiento teórico, puede simplemente insertar sus valores en la fórmula del porcentaje de rendimiento para encontrar su respuesta.
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Ejemplo 3
Echemos un vistazo a un ejemplo final.
Si 45 g de glucosa (C6H12O6) reaccionan con un exceso de oxígeno y se producen 55 g de dióxido de carbono (CO2), ¿cuál es el porcentaje de rendimiento de CO2?
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Antes de que podamos encontrar el porcentaje de rendimiento de CO2, necesitamos conocer tanto el rendimiento real como el teórico de CO2. Conocemos el rendimiento real, pero primero debemos calcular el rendimiento teórico.
Este problema tiene dos reactivos, entonces, ¿cuál es el reactivo limitante? En este caso, la frase ‘un exceso de oxígeno’ significa que no necesitamos hacer ningún cálculo para saber que C6H12O6 es el reactivo limitante. Entonces convertimos los 45 gramos de glucosa en gramos de CO2.
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Ahora que tenemos los rendimientos teóricos y reales de CO2, podemos calcular el porcentaje de rendimiento. La pregunta nos dice que el rendimiento real es de 55 g de CO2. Ahora conectamos el rendimiento real y el rendimiento teórico en la fórmula:
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Resumen de la lección
Cuando las reacciones químicas ocurren en la vida real, no ocurren en condiciones ideales, por lo que el rendimiento real de los productos producidos por reacciones químicas es diferente del rendimiento calculado o teórico. Esta diferencia entre el rendimiento real y el teórico se cuantifica mediante el porcentaje de rendimiento.
En química, tenemos un rendimiento teórico , que es la cantidad de producto calculada a partir del reactivo limitante. El reactivo limitante es el reactivo en la reacción química que limita la cantidad de producto que se puede formar. El rendimiento real es la cantidad real producida cuando se lleva a cabo el experimento o la reacción.
Al calcular el porcentaje de rendimiento, necesitamos calcular el rendimiento teórico en función del reactivo limitante. Si hay más de un reactivo, este es el reactivo que produce una menor cantidad de producto. Una vez que hayamos determinado el reactivo limitante, podemos asegurarnos de que nuestro cálculo del rendimiento teórico es correcto.
El cálculo del porcentaje de rendimiento en reacciones químicas es muy importante porque puede ayudarnos a determinar y ser conscientes de, y posiblemente corregir, las condiciones que hicieron que el rendimiento real y el rendimiento teórico difieran.
Los resultados del aprendizaje
Una vez que haya terminado, debería poder:
- Indique qué porcentaje de rendimiento representa
- Escribe la fórmula del porcentaje de rendimiento
- Recuerde por qué es importante conocer el porcentaje de rendimiento de una reacción química