Cálculos estequiométricos. Rendimiento teórico y rendimiento práctico. % de rendimiento

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Frecuentemente las reacciones químicas no se dan de forma completa, es decir, que los rendimientos calculados teóricamente no son reales.

Existe el rendimiento teórico, el cual se obtiene de los cálculos o relaciones estequiométricas, definido como la cantidad de producto formado una vez que el reactivo limitante se agota. No hay pérdida del producto cuando se realiza su aislamiento y posterior purificación. El rendimiento teórico corresponde a un rendimiento en donde la reacción está al 100 % de eficiencia.

El rendimiento práctico, real o experimental es aquel que indica la cantidad de producto que se obtiene experimentalmente, tomando en cuenta la formación de productos secundarios en la reacción, la pérdida de material durante su aislamiento y purificación debido al transvase de un recipiente a otro, errores en los equipos y materiales utilizados así como del experimentador. Es por ello que el rendimiento práctico siempre será menor al rendimiento teórico. El rendimiento práctico corresponde a un rendimiento en donde la reacción no está al 100 % de eficiencia.

El porcentaje de rendimiento de una reacción está dado por la expresión matemática:

El conocimiento de ambos rendimientos, y del hecho de que el rendimiento práctico esté muy próximo al teórico, es de gran importancia a nivel industrial. Para ello se emplean reactivos con la mayor pureza posible, es decir, que a mayor pureza de los reactantes mayor será su rendimiento.

A continuación se estudiarán los problemas referentes al cálculo del reactivo limitante, rendimiento teórico, rendimiento práctico y porcentaje de rendimiento de la reacción.

Ejercicios:

1. En la siguiente reacción química se hacen reaccionar 3,5 gramos de Na₃PO₄ con 6,4 gramos de Ba(NO₃)₂.

- Si el rendimiento real de NaNO₃ es de 2,3 gramos, determinar:

a.- ¿Cuál es el reactivo limitante?

b.- La masa en gramos de NaNO₃ que se forma.

c.- El rendimiento teórico de la reacción.

d.- El % de rendimiento de la reacción.

• El primer paso es escribir los datos

mNa₃PO₄ = 3,5 gramos; mBa(NO₃)₂= 6,4 gramos; Rendimiento práctico =2,3 gramos de NaNO₃; reactivo limitante = ¿?; mNaNO₃= ¿? ; Rendimiento teórico= ¿?; % de rendimiento de la reacción= ¿?.

• El segundo paso es balancear la ecuación. Se selecciona el compuesto que posea la mayor cantidad de átomos. El compuesto con mayor número de átomos es el fosfato de bario Ba₃(PO₄)₂. Se balancea al ión poliatómico, el PO₄^-3, ya que es el que posee el mayor número de átomos. Posteriormente al bario (Ba), luego al ión poliatómico NO₃^-, y por último al sodio (Na). La ecuación balanceada queda:



• El tercer paso es calcular las masas molares de las sustancias conocidas y de la sustancia desconocida:

M= Na₃PO₄



M= Ba(NO₃)₂



M= NaNO₃



• Se procede a calcular los moles de las sustancias conocidas:



• Se determina el reactivo limitante calculando los moles de NaNO₃ con los moles de cada reactivo y los coeficientes que poseen en la ecuación química balanceada:
• Con el Na₃PO₄:



• Con el Ba(NO₃)₂:



El reactivo limitante es aquél que origina la menor cantidad de moles de producto, o sea que el Ba(NO₃)₂ es el reactivo limitante y el Na₃PO₄ el reactivo en exceso.

• Para calcular la masa del producto se toman los 0,04 moles formados. Recuérdese que el reactivo limitante detiene la reacción, por lo que se toman lo moles generados a partir de este.



• Se determina el % de rendimiento de la reacción a través de la fórmula:

Referencias bibliográficas:

Ramos, F; Caballero, A (2000). Química teoría. 1er año Ciclo Diversificado. Ciencias y Ciclo Profesional. Caracas, Venezuela. Pág: 76-99.