Rendimiento Porcentual: Definición, fórmula y ejemplos

Definición de rendimiento porcentual

El rendimiento porcentual es la relación entre el rendimiento real y el rendimiento teórico, multiplicado por 100.

¿Qué significa el rendimiento porcentual en química?

El rendimiento porcentual en química es una forma de medir con qué precisión se completó un experimento. Si el experimento se completó con precisión y no hubo error humano ni contaminación, entonces el rendimiento porcentual debería ser muy cercano al 100%. Pero si no se acerca al 100%, ¿sigue siendo bueno? Aquí hay algunos valores de ejemplo de rendimiento porcentual que podemos usar para ver si se considera aceptable:

• 90% es genial
• 70-80% esta muy bien
• 50-70% esta bien
• 40-50% es aceptable
• 20-40% es pobre
• 5-20% es muy pobre

Fórmula de rendimiento porcentual

La fórmula del rendimiento porcentual es:

El rendimiento porcentual no tiene unidades y el resultado final es un valor porcentual.

Rendimiento teórico

El rendimiento teórico es el resultado máximo posible que podría producir un experimento basado en el reactivo limitante. Hay tres pasos que se utilizan para calcular el rendimiento teórico de una reacción:

• El primer paso es equilibrar la ecuación química.
• El segundo paso es enumerar todas las variables conocidas del problema. Estas son la masa de los reactivos y la masa molar de los reactivos y productos.
• El tercer paso es utilizar la estequiometría para convertir la masa de los reactivos en la masa de los productos.

El rendimiento teórico se basa en el reactivo limitante. Para encontrar el reactivo limitante, tendremos que convertir los reactivos en productos individualmente usando estequiometría. El producto que produce menos es el reactivo limitante.

Al calcular el rendimiento teórico, es importante comenzar con una reacción química equilibrada. Las relaciones se utilizan para convertir de gramos a moles del reactivo, luego de moles del reactivo a moles del producto y luego de moles del producto a gramos. Si la reacción química no se equilibra correctamente, las proporciones del producto serán incorrectas. La ecuación no puede perder materia, por lo que debe haber la misma cantidad de átomos en cada lado de la reacción.

La fórmula de rendimiento teórico es:

Masa dada de los reactivos (masa molar de los reactivos) (Masa molar de los productos) = Rendimiento teórico.

Rendimiento real

El rendimiento real es el valor del numerador del rendimiento porcentual. El rendimiento real se descubre haciendo el experimento. Es el valor del producto final cuando se completa el experimento. Hay una variedad de factores que pueden afectar el rendimiento real y hacerlo inexacto. Éstas incluyen:

• No se recuperó todo el producto; esto puede provocar un rendimiento porcentual bajo.
• Contaminación durante el experimento: esto puede provocar que se produzcan más productos o que se produzca una menor reacción. Puede afectar el rendimiento porcentual inflándolo o desinflando artificialmente, dependiendo del experimento y de cuál sea la contaminación.
• Mediciones incorrectas durante el experimento.

Reactivo limitante

El reactivo limitante es el reactivo que se consumirá por completo en el experimento. Una vez que desaparece, el experimento ya no puede continuar reaccionando, independientemente de la cantidad de otro material presente. Un ejemplo sencillo que podemos utilizar para demostrar cómo encontrar el reactivo limitante es la formación de agua a partir de hidrógeno y oxígeno. Empezaremos con 10g de cada reactivo. Primero, debemos comenzar con una ecuación balanceada:

Entonces, necesitamos saber las masas molares:

• Masa molar de Hidrógeno: 1,00 g/mol
• Masa molar de oxígeno: 15,99 g/mol
• Masa molar de agua: 18,015 g/mol

Después de encontrar la masa molar de cada uno de los elementos, debemos aplicar la ecuación de rendimiento teórico. Necesitamos calcular el rendimiento teórico de agua en función de cada uno de los reactivos individualmente.

El rendimiento teórico basado en el reactivo de hidrógeno es:

El rendimiento teórico basado en el reactivo de oxígeno es:

Podemos ver que el rendimiento menor es el resultado de calcular el rendimiento teórico utilizando el reactivo de oxígeno. Esto convierte al reactivo oxígeno en el reactivo limitante porque se consumirá por completo durante el experimento.

Ejemplos de rendimiento porcentual

El rendimiento porcentual es la relación entre el rendimiento real y el rendimiento teórico. Hay dos fórmulas importantes para calcular el porcentaje de rendimiento:

Ejemplo 1:

Si el rendimiento real de PLC3 determinado experimentalmente es 598 g y el rendimiento teórico es 679 g, ¿cuál es el rendimiento porcentual?

(598 g/679 g) x 100 = 88 %

Esto se considera un muy buen porcentaje de rendimiento.

Ejemplo 2:

Problema de ejemplo de rendimiento porcentual:

Se producen 6 gramos de Mgo mediante la reacción entre 2,0 g de Mg y 11 litros de O2. Determine el rendimiento porcentual de MgO.

El óxido de magnesio se produce cuando reaccionan Mg y O.

La ecuación balanceada para la producción de óxido de magnesio es

• Del lado de los reactivos, hay: 2 átomos de Mg y 2 átomos de oxígeno.
• En el lado de los productos, también hay 2 átomos de Mg y 2 átomos de oxígeno.

Esto significa que la ecuación está balanceada.

El siguiente paso es determinar las variables de masa molar conocidas para la reacción:

• La masa molar de Mg es: 1 mol de Mg= 24,3 g
• La masa molar de O2 es: 1 mol de O2 son 22,4 L
• La masa molar de MgO es: 1 mol de MgO = 40,3 g

El siguiente paso es calcular el reactivo limitante:

4 g de Mg X (1 mol de Mg/24,3 g de Mg) X (2 mol de MgO/ 2 mol de Mg) X (40,3 g de MgO/ 1 mol de Mg0) = 6,63 g de MgO

11 L de oxígeno X (1 mol de oxígeno/22,4 L de oxígeno) X (2 mol de MgO/1 mol de O2) X (40,3 g de MgO/1 mol de MgO) = 39,58 g de MgO

La menor cantidad que se produce es cuando el reactivo utilizado para calcularlo es el Mg. Entonces el Mg es el reactivo limitante. El rendimiento teórico que se utilizará es de 6,36 g de MgO.

En el planteamiento del problema, el rendimiento real de MgO aparece como 6 g. Estos dos números se incluyen en la ecuación de rendimiento porcentual:

6g/6,63gx 100 =90,49%

Entonces, el rendimiento teórico de este experimento es 90,49%.

Esto se considera un gran porcentaje de rendimiento.

Resumen de la lección

Esta lección analizó el porcentaje de rendimiento, cómo calcularlo y todos los factores que intervienen en ese cálculo. Aprendimos sobre el rendimiento teórico y real. Se discutieron el proceso de cálculo del rendimiento teórico y algunos de los problemas que pueden surgir durante los experimentos al resolver el rendimiento real. Aprendimos varias fórmulas y definiciones clave relacionadas con el rendimiento porcentual:

• Fórmula de rendimiento porcentual: el rendimiento porcentual se calcula tomando el rendimiento real dividido por el rendimiento teórico y multiplicando por 100%.
• Definición de rendimiento porcentual: El rendimiento porcentual es una representación de la precisión con la que se realizó el experimento, en función de lo que teóricamente podría haber sido.

Además, aprendimos en esta lección que el rendimiento teórico se calcula en función de la ecuación balanceada y las cantidades conocidas de los reactivos. Es un componente en el cálculo del rendimiento porcentual. Otro componente es el rendimiento real, que se determina experimentalmente.

Rodrigo Ricardo Editor y fundador