Cómo calcular el porcentaje de rendimiento en la química: 15 pasos

En química, la rendimiento teórico ¿Es la cantidad máxima de producto que una reacción química podría crear basada en ecuaciones químicas. En realidad, la mayoría de las reacciones no son perfectamente eficientes. Si realiza el experimento, terminará con una cantidad menor, la rendimiento real. Para expresar la eficiencia de una reacción, puede calcular el porcentaje de rendimiento Usando esta fórmula: % de rendimiento = (rendimiento real / rendimiento teórico) x 100. Un porcentaje de rendimiento del 90% significa que la reacción fue un 90% eficiente, y se desperdiciaron el 10% de los materiales (no se reaccionaron o sus productos no fueron capturados).

Pasos

Parte 1 de 3:

Encontrar el reactivo limitante

Comience con una ecuación química equilibrada. Una ecuación química describe los reactivos (en el lado izquierdo) que reaccionan para formar productos (en el lado derecho). Algunos problemas le darán esta ecuación, mientras que otros te piden que lo escriban, como para un problema de palabra. Dado que los átomos no son creados o destruidos durante una reacción química, cada elemento debe tener el mismo número de átomos en el lado izquierdo y derecho.

Por ejemplo, el oxígeno y la glucosa pueden reaccionar para formar dióxido de carbono y agua: $6 O 2 + C_{6} H_{12} O_{6}$ $6O_ {2} + C_ {6} H _ {{12}} O_ {6}$ → $6 C O 2 + 6 H_{2} O$ $6co_ {2} + 6h_ {2} o$
Cada lado tiene exactamente 6 átomos de carbono (C), 12 átomos de hidrógeno (H), y 18 átomos de oxígeno (O). La ecuación es equilibrada.
Lea esta guía Si se le pide que equilibra una ecuación.

Imagen titulada Calcular porcentaje de rendimiento en química Paso 2

Calcular la masa molar de cada reactivo. Busque la masa molar de cada átomo en el compuesto, luego agréguelas para encontrar la masa molar de ese compuesto. Haz esto por una sola molécula del compuesto.

Por ejemplo, 1 molécula de oxígeno (

O 2

$O_ {2}$ ) contiene 2 átomos de oxígeno.

La masa molar de oxígeno es de aproximadamente 16 g / mol. (Puede encontrar un valor más preciso en una tabla periódica.)

2 átomos de oxígeno x 16 g / mol por átomo = 32 g / mol de

O 2

$O_ {2}$ .

El otro reactivo, glucosa (

C 6 H_{12} O_{6}

$C_ {6} h _ {{12}} o_ {6}$ ) tiene una masa molar de (6 átomos C x 12 g C / mol) + (12 átomos H x 1 g h / mol) + (6 átomos O x 16 g o / mol) = 180 g / mol.

Imagen titulada Calcular porcentaje de rendimiento en química Paso 3

3. Convertir la cantidad de cada reactivo de gramos a moles. Ahora es el momento de observar el experimento específico que está estudiando. Anote las cantidades de cada reactivo en gramos. Divide este valor por la masa molar de ese compuesto para convertir la cantidad a lunares.

Por ejemplo, digamos que comenzaste con 40 gramos de oxígeno y 25 gramos de glucosa.

40 g

O 2

$O_ {2}$ / (32 g / mol) = 1.25 moles de oxígeno.

25 g

C 6 H_{12} O_{6}

$C_ {6} h _ {{12}} o_ {6}$ / (180 g / mol) = aproximadamente 0.139 moles de glucosa.

Imagen titulada Calcular porcentaje de rendimiento en química Paso 4

4. Encuentra la proporción de tus reacciones. Un mole es un número exacto para la cantidad de una sustancia y es igual a 6.022 veces 10 a las entidades elementales de potencia 23, que podrían ser átomos, iones, electrones o moléculas.Ahora sabes cuántas moléculas de cada reactivo empezaste con. Divide los moles de 1 reactivo con los moles del otro para encontrar la relación de las 2 moléculas.

Empezaste con 1.25 moles de oxígeno y 0.139 moles de glucosa. La proporción de oxígeno a moléculas de glucosa es 1.25/0.139 = 9.0. Esto significa que comenzó con 9 moléculas de oxígeno para cada 1 molécula de glucosa.

Imagen titulada Calcular porcentaje de rendimiento en química Paso 5

5. Encuentra la proporción ideal para la reacción. Vuelve a la ecuación equilibrada que escribiste antes. Esta ecuación equilibrada le indica la proporción ideal de moléculas: si usa esta relación, ambos reactivos se utilizarán al mismo tiempo.

El lado izquierdo de la ecuación es

6 O 2 + C_{6} H_{12} O_{6}

$6O_ {2} + C_ {6} H _ {{12}} O_ {6}$ . Los coeficientes le dicen que hay 6 moléculas de oxígeno y 1 molécula de glucosa. La relación ideal para esta reacción es de 6 oxígeno / 1 glucosa = 6.0.

Asegúrate de enumerar los reactivos en el mismo orden que hiciste por la otra proporción. Si usa oxígeno / glucosa para 1 y glucosa / oxígeno para el otro, su próximo resultado estará incorrecto.

Imagen titulada Calcular porcentaje de rendimiento en química Paso 6

6. Compara las proporciones para encontrar el reactivo de limitación. En una reacción química, 1 de los reactivos se agotan antes que los demás. La cantidad del producto que se crea en la reacción está limitada por el reactivo.Compare las 2 relaciones que calculó para identificar el reactivo limitante:

Si la relación real es mayor que que la proporción ideal, entonces tiene más del reactivo superior de lo que necesita. El reactivo inferior en la proporción es el reactivo limitante.

Si la relación real es menor que la proporción ideal, no tiene suficiente del reactivo superior, por lo que es el reactivo limitante.

En el ejemplo anterior, la relación real de oxígeno / glucosa (9.0) es mayor que la proporción ideal (6.0). El reactivo inferior, la glucosa, debe ser el reactivo limitante.

Parte 2 de 3:

Calculando el rendimiento teórico

1. Identifica tu producto deseado. El lado derecho de una ecuación química enumera los productos creados por la reacción. Cada producto tiene un rendimiento teórico, lo que significa la cantidad de producto que esperaría obtener si la reacción es perfectamente eficiente.

Continuando el ejemplo anterior, estás analizando la reacción $6 O 2 + C_{6} H_{12} O_{6}$ $6O_ {2} + C_ {6} H _ {{12}} O_ {6}$ → $6 C O 2 + 6 H_{2} O$ $6co_ {2} + 6h_ {2} o$ . El lado derecho enumera 2 productos, dióxido de carbono y agua. Calculemos el rendimiento del dióxido de carbono, $C O 2$ $Co_ {2}$ .

Imagen titulada Calcular porcentaje de rendimiento en química Paso 8

2. Anote el número de moles de su reactivo limitante. El rendimiento teórico de un experimento es la cantidad de producto creado en perfectas condiciones. Para calcular este valor, comience con la cantidad de reactivo de limitación en moles. (Este proceso se describe anteriormente en las instrucciones para encontrar el reactivo de limitación.)

En el ejemplo anterior, descubriste que la glucosa era el reactivo limitante. También calculaste que empezaste con 0.139 moles de glucosa.

Imagen titulada Calcular porcentaje de rendimiento en química Paso 9

3. Encuentra la proporción de moléculas en su producto y reactivo. Volver a la ecuación equilibrada. Divide el número de moléculas de su producto deseado por el número de moléculas de su reactivo limitante.

Tu ecuación equilibrada es

6 O 2 + C_{6} H_{12} O_{6}

$6O_ {2} + C_ {6} H _ {{12}} O_ {6}$ →

6 C O 2 + 6 H_{2} O

$6co_ {2} + 6h_ {2} o$ . Existen 6 Moléculas de su producto deseado, dióxido de carbono (

C O 2

$Co_ {2}$ ). Hay 1 molécula de su reactivo limitante, glucosa (

C 6 H_{12} O_{6}

$C_ {6} h _ {{12}} o_ {6}$ ).

La relación de dióxido de carbono a glucosa es de 6/1 = 6. En otras palabras, esta reacción puede producir 6 moléculas de dióxido de carbono de 1 molécula de glucosa.

Imagen titulada Calcular porcentaje de rendimiento en química Paso 10

4. Multiplica la proporción por la cantidad del reactante en moles. La respuesta es el rendimiento teórico del producto deseado en moles.

Empezaste con 0.139 moles de glucosa y la relación de dióxido de carbono a glucosa es de 6. El rendimiento teórico del dióxido de carbono es (0.139 moles glucosa) x (6 moles dióxido de carbono / glucosa molar) = 0.834 moles dióxido de carbono.

Imagen titulada Calcular porcentaje de rendimiento en química Paso 11

5. Convertir el resultado en gramos. Multiplica tu respuesta en moles por el masa molar De ese compuesto para encontrar el rendimiento teórico en gramos. Esta es una unidad más conveniente para usar en la mayoría de los experimentos.

Por ejemplo, la masa molar de CO₂ es de aproximadamente 44 g / mol. (La masa molar del carbono es ~ 12 g / mol y el oxígeno es ~ 16 g / mol, por lo que el total es 12 + 16 + 16 = 44.)

Multiplica 0.834 moles co₂ x 44 g / mol co₂ = ~ 36.7 gramos. El rendimiento teórico del experimento es de 36.7 gramos de CO₂.

Parte 3 de 3:

Cálculo del porcentaje de rendimiento

1. Entender el porcentaje de rendimiento. El rendimiento teórico que calculas supone que todo fue perfectamente. En un experimento real, esto nunca sucede: los contaminantes y otros problemas impredecibles significan que algunos de sus reactivos dejarán de convertir al producto. Por eso los químicos usan 3 conceptos diferentes para referirse al rendimiento:

El rendimiento teórico es la cantidad máxima de producto que el experimento podría hacer.
El rendimiento real es la cantidad real que creó, medido directamente en una escala.
El porcentaje de rendimiento = $A C t U a l Y I mi l D T h mi o r mi t I C a l Y I mi l D * 100 %$ ${ frac {Actualyield} {teóricoyield}} * 100 %$ . Un rendimiento porcentual del 50%, por ejemplo, significa que usted terminó con el 50% del máximo teórico.

Imagen titulada Calcular porcentaje de rendimiento en química Paso 13

2. Anote el rendimiento real del experimento. Si realizó el experimento usted mismo, reúna el producto purificado de su reacción y pese en un equilibrio para calcular su masa. Si está trabajando en un problema de tareas o en las notas de otra persona, debe incluirse el rendimiento real.

Digamos que nuestros rendimientos reales reales 29 gramos de CO₂.

Imagen titulada Calcular porcentaje de rendimiento en química Paso 14

3. Divide el rendimiento real por el rendimiento teórico. Asegúrese de usar las mismas unidades para ambos valores (típicamente gramos). Su respuesta será una proporción menos unitaria.

El rendimiento real fue de 29 gramos, mientras que el rendimiento teórico fue de 36.7 gramos.

29 gramo 36.7 gramo = 0.79

${ frac {29g} {36.7g}} = 0.79$ .

Imagen titulada Calcular porcentaje de rendimiento en química Paso 15

4. Multiplica por 100 para convertir a un porcentaje. La respuesta es el porcentaje de rendimiento.

0.79 x 100 = 79, por lo que el rendimiento del porcentaje del experimento es del 79%. Usted creó el 79% de la cantidad máxima posible de CO₂.

Consejos

Algunos estudiantes confunden porcentaje de rendimiento (cuánto se obtuvo de la cantidad posible total) con Error por ciento (Qué distancia de un resultado experimental es del resultado esperado). La fórmula correcta del porcentaje de rendimiento es

A C t U a l Y I mi l D T h mi o r mi t I C a l Y I mi l D X 100

${ frac {actualyyield} {teóricoyield}} x100$ . Si está restando los 2 rendimientos, está utilizando la fórmula de error porcentaje en su lugar.

Si obtienes resultados salvajes, revisa tus unidades. Si su rendimiento real es diferente de su rendimiento teórico por un orden de magnitud o más, probablemente haya utilizado las unidades equivocadas en algún momento de sus cálculos. Repita los cálculos y realice un seguimiento de sus unidades cada paso del camino.

Si su porcentaje de rendimiento es superior al 100% (y está seguro de que su matemática tiene razón), otras sustancias han contaminado su producto. Purificar el producto (como el secado o el filtrado) y pesarse de nuevo.

Video.

Al utilizar este servicio, se puede compartir información con YouTube.