Rendimiento de una reacción: teórico, real y porcentual
Cuando haces una reacción en el laboratorio, la estequiometría te dice cuánto producto deberías obtener. La balanza te dice cuánto obtuviste en realidad. La comparación entre ambos números es el rendimiento, y es una de las primeras medidas de qué tan bien salió un experimento o qué tan eficiente es un proceso industrial.
Las tres definiciones
- Rendimiento teórico: la cantidad máxima de producto que permite el reactivo limitante si reacciona por completo y no se pierde nada. Se calcula con estequiometría.
- Rendimiento real: la cantidad de producto que realmente se aísla y se pesa.
- Rendimiento porcentual: la relación entre ambos.
% rendimiento = (rendimiento real ÷ rendimiento teórico) × 100
Real y teórico deben estar en las mismas unidades, gramos con gramos o moles con moles.
Ejemplo: calcinación de la piedra caliza
Se calientan 50.0 g de CaCO3 y se obtienen 26.5 g de cal viva (CaO).
CaCO3 → CaO + CO2
- Moles de CaCO3: 50.0 g ÷ 100.086 g/mol = 0.4996 mol
- Relación 1 : 1, así que se pueden formar 0.4996 mol de CaO
- Rendimiento teórico: 0.4996 mol × 56.077 g/mol = 28.0 g de CaO
- Rendimiento porcentual: 26.5 ÷ 28.0 × 100 = 94.6 %
Por qué casi nunca se llega al 100 %
- Reacción incompleta. Muchas reacciones llegan al equilibrio antes de consumir todo el reactivo.
- Reacciones secundarias. Parte del reactivo forma otros productos que no buscabas.
- Pérdidas mecánicas. Producto que se queda en el papel filtro, en las paredes del vaso o en el embudo.
- Purificación. Al recristalizar, una parte del producto se queda disuelta en las aguas madre.
Cuando sale más del 100 %
No significa que creaste materia. Las causas más comunes son producto húmedo (agua o disolvente que no se evaporó), impurezas que pesan junto con el producto, o un error al identificar el reactivo limitante. Si te pasa en una práctica, vale la pena secar la muestra hasta peso constante y repetir la pesada.
Rendimiento de procesos de varias etapas
Si un producto se fabrica en varias reacciones seguidas, el rendimiento global es el producto de los rendimientos de cada etapa, no su promedio. Tres etapas al 90 % dan 0.90 × 0.90 × 0.90 = 72.9 %. Diez etapas al 90 % dejan apenas el 35 %. Por eso en la síntesis de fármacos se busca reducir el número de pasos.
Más allá del rendimiento: la economía atómica
Un rendimiento del 100 % no significa que no haya desperdicio. La economía atómica mide qué fracción de la masa de los reactivos termina en el producto deseado: (masa molar del producto ÷ suma de las masas molares de los reactivos) × 100. En la calcinación de la caliza es 56.077 ÷ 100.086 = 56 %: aunque todo reaccione, el 44 % de la masa sale como CO2. Es una idea central de la química verde.
Calcula el limitante y tu rendimiento porcentual
Calculadora de reactivo limitante