Le rendement théorique d’une réaction chimique est la quantité obtenue d’un produit d’une réaction dans laquelle le réactif limitant a été complètement consommé. Alors que les chimistes apprennent à équilibrer les équations chimiques, en pratique, un réactif sera présent en quantités inférieures à la stoechiométrie. Le réactif limitera la quantité de produit possible de la réaction. La méthode de calcul du rendement théorique est simple. L’application de ce calcul dans un environnement réel est plus utile, mais plus complexe.
Dans la première étape du calcul du rendement théorique, l’équation chimique équilibrée est écrite et le rapport des moles de chaque réactif est examiné. La quantité de chaque réactif est déterminée en pesant les réactifs, en mesurant les concentrations ou en utilisant des solutions étalons. Le réactif limitant est trouvé en convertissant la quantité de réactifs présents en moles de chaque réactif et en déterminant, sur la base des rapports de la première étape, quel réactif s’épuisera avant que les autres réactifs ne soient tous utilisés. Le rapport des moles de produit aux moles de réactif limitant de l’équation équilibrée est multiplié par les moles de réactif limitant disponibles pour trouver les moles de produit. Ensuite, en utilisant le poids moléculaire du produit, cette réponse est convertie en grammes de produit ou en une autre mesure appropriée.
En laboratoire, les chimistes partent d’une proposition de réaction. Les produits de réaction sont prédits et confirmés expérimentalement. Une équation chimique équilibrée est écrite en utilisant la connaissance de la réaction. Compte tenu des concentrations de départ de chaque réactif, le réactif limitant est choisi, et le rendement est calculé sur la base de ce réactif étant complètement converti en produit. Lors d’expériences ou d’analyses d’échantillons futures, le rendement réel sera comparé au rendement théorique et les causes de perte de produit déterminées.
Pour calculer le rendement théorique, il est nécessaire de connaître les réactifs et les produits de la réaction. Cela peut être plus complexe dans des environnements industriels réels par rapport aux conditions de laboratoire. La réaction, par exemple, peut se produire dans des conditions acides ou basiques, et il peut y avoir une corrosion des tuyaux qui libère des métaux qui peuvent agir comme catalyseurs. Les calculs de laboratoire doivent être appuyés par des échantillons tirés du processus d’intérêt.
Typiquement, les réactions inorganiques, en particulier celles qui produisent un précipité solide ou un produit volatil, peuvent être conduites dans des conditions qui donnent une réaction complète du réactif limitant. Ces réactions peuvent souvent donner près de 100 % de la théorie. Les réactions organiques produisent souvent beaucoup plus de sous-produits en raison de flux de réactifs moins purs et de la multiplicité des réactions possibles. Les procédés industriels impliquant des réactions organiques dans l’industrie donnent rarement des résultats approchant le rendement théorique. Ces procédés nécessitent généralement des étapes ultérieures de séparation et de purification.