Calculadora de Rendiment Percentual - Mesura l'Eficiència de la Reacció Química

Què és una calculadora del rendiment percentual?

Una calculadora del rendiment percentual compara el rendiment real d’una reacció química amb el seu rendiment teòric i expressa el resultat com a percentatge. El rendiment percentual mostra quina quantitat de producte ha produït realment una reacció en comparació amb la quantitat màxima prevista per l’estequiometria.

Fórmula del rendiment percentual

El rendiment percentual és igual al rendiment real dividit pel rendiment teòric, multiplicat per 100:

$\text{Rendiment real} = \frac{\text{Rendiment real}}{\text{Rendiment teòric}} \times 100\%$

• El rendiment real és la massa de producte recollida després d’una reacció i una purificació, que normalment es mesura en grams.
• El rendiment teòric és la massa màxima de producte que pot formar una reacció, calculada a partir de l’equació ajustada i del reactiu limitant (el reactiu que s’esgota primer).

La calculadora d’aquesta pàgina actualitza el resultat tan bon punt s’han introduït tots dos valors. No cal prémer cap botó, i un botó de restabliment buida tots dos camps.

Tots dos camps d’entrada estan etiquetats en grams. La unitat no canvia la resposta, sempre que tots dos valors utilitzin la mateixa unitat. Les unitats es cancel·len en la divisió, de manera que el percentatge és el mateix tant si les masses són en grams, quilograms o mols.

Com es calcula el rendiment percentual

1. Ajusteu l’equació química de la reacció.
2. Identifiqueu el reactiu limitant.
3. Utilitzeu l’estequiometria per calcular el rendiment teòric a partir del reactiu limitant.
4. Peseu el producte assecat i purificat per determinar el rendiment real.
5. Dividiu el rendiment real pel rendiment teòric i multipliqueu el resultat per 100.

Exemple resolt

Exemple 1: síntesi de l’aspirina

Un estudiant que sintetitza aspirina calcula un rendiment teòric de 5,42 g. Després de la purificació, l’estudiant recull 4,65 g de producte assecat.

Rendiment percentual = (4,65 / 5,42) × 100 = 85,79 %

Exemple 2: producció d’amoníac

Una planta que utilitza el procés Haber disposa de prou nitrogen i hidrogen per obtenir un rendiment teòric de 850 kg d’amoníac. La planta en produeix realment 765 kg.

Rendiment percentual = (765 / 850) × 100 = 90,00 %

Aquí totes dues masses són en quilograms. Introduir 765 i 850 a la calculadora dona el mateix resultat, 90,00 %, perquè les unitats es cancel·len.

Exemple 3: síntesi de baix rendiment

Una síntesi en diverses etapes té un rendiment teòric de 2,75 g. Després de la purificació, només se n’aïllen 0,82 g de producte pur.

Rendiment percentual = (0,82 / 2,75) × 100 = 29,82 %

Per què el rendiment percentual sol ser inferior a 100 %

El rendiment percentual és gairebé sempre inferior a 100 % a causa de les pèrdues que es produeixen durant una reacció real:

• Algunes molècules de reactiu no reaccionen completament.
• Les reaccions secundàries formen subproductes no desitjats en lloc del producte objectiu.
• Es perd producte durant la filtració, la recristal·lització o el trasvasament entre recipients.
• La balança utilitzada per pesar el producte té un petit marge d’error.
• Les reaccions reversibles s’aturen abans que tots els reactius es converteixin en producte.

Un rendiment de 100 % significaria que cada molècula de reactiu s’ha convertit en producte pur sense cap pèrdua. Això rarament passa fora de reaccions simples i ben optimitzades.

El rendiment percentual pot ser superior a 100 %?

Un producte pur no pot pesar més que el màxim teòric, de manera que el rendiment percentual real es manté en 100 % o per sota. La calculadora continua mostrant una xifra superior a 100 % quan el rendiment real introduït és més gran que el rendiment teòric, perquè la divisió és aritmèticament vàlida. Al laboratori, aquest resultat significa que la mostra pesada conté alguna cosa que no és el producte pur, com ara dissolvent residual, material de partida que no ha reaccionat o humitat absorbida de l’aire. Assecar més la mostra i tornar-la a pesar sol fer que el valor torni a situar-se per sota de 100 %.

Valors zero, negatius i no vàlids

• Si el rendiment real és 0, el rendiment percentual és 0 %.
• El rendiment teòric ha de ser superior a zero. La calculadora no mostra cap resultat si el rendiment teòric és zero o negatiu i explica el motiu, perquè la divisió per zero no està definida.
• El rendiment real no pot ser negatiu. Una entrada negativa es rebutja i es mostra un missatge en lloc del resultat.
• Si algun dels camps és buit, la calculadora no mostra cap resultat i espera que s’introdueixin tots dos valors.

Preguntes més freqüents

Què és el rendiment percentual en química?

El rendiment percentual és la proporció entre el rendiment real i el rendiment teòric, expressada com a percentatge. Mostra quina part del producte màxim possible ha produït realment una reacció.

Quin és un bon rendiment percentual?

Depèn de la reacció. Les reaccions simples d’una sola etapa sovint arriben a 85 %–95 %. Les síntesis orgàniques en diverses etapes se situen habitualment entre 40 % i 70 %, perquè es perd producte en cada etapa.

Per què el meu rendiment percentual supera 100 %?

Probablement el producte no és pur. Les causes habituals són el dissolvent residual, el material de partida que no ha reaccionat o la humitat absorbida de l’aire. Un producte pur no pot tenir un rendiment percentual superior a 100 %. Un error en el rendiment teòric, com ara utilitzar el reactiu limitant incorrecte, també pot fer que la xifra superi 100 %.

Quina diferència hi ha entre el rendiment real i el rendiment teòric?

El rendiment real és la quantitat de producte mesurada després d’una reacció i una purificació. El rendiment teòric és la quantitat màxima prevista per l’equació ajustada, suposant que tots els reactius es converteixen en producte sense pèrdues.

Com es calcula el rendiment teòric?

El rendiment teòric s’obté de l’equació química ajustada. La massa del reactiu limitant es converteix en mols; després, en mols de producte mitjançant la relació molar de l’equació, i finalment, en grams utilitzant la massa molar del producte.

Quina diferència hi ha entre el rendiment percentual i l’economia atòmica?

El rendiment percentual compara la massa real de producte obtinguda en un experiment amb el màxim teòric d’aquell experiment. L’economia atòmica compara la massa del producte desitjat amb la massa total de tots els reactius de l’equació ajustada i mesura l’eficiència de la reacció mateixa, independentment de les pèrdues durant la manipulació i la purificació.