Calculadora de porcentaje de rendimiento

Un porcentaje de rendimiento compara la masa realmente aislada con la masa que habría producido una reacción que transcurriera hasta conversión completa. El numerador es una medición, y arrastra todo lo que implica pesar un producto que no se ha secado. El denominador no es una medición en absoluto: procede de la estequiometría del paso y de la cantidad de reactivo limitante que se usó realmente. Esos dos números tienen fiabilidad muy distinta, y un rendimiento es siempre tan fiable como el más débil de los dos, que en la práctica casi siempre es el denominador.

Construir ese denominador exige tres decisiones, y cada una es un lugar donde puede colarse un error silencioso. Decide qué reactivo limita el paso, aplica su relación estequiométrica para obtener los moles de producto y convierte después esos moles en una masa con la masa molar del producto. Si usas la masa molar del reactivo donde debería ir la del producto, el rendimiento queda mal por el cociente entre las dos masas. Si ignoras que un reactivo de entrada no era del todo puro, lo teórico sale demasiado alto, así que todo rendimiento informado a partir de ese paso es sistemáticamente bajo en lugar de estar disperso alrededor de la verdad.

La aritmética en sí es poco menos que trivial, y ese es precisamente el punto. Quinientos mg de un reactivo con una masa molar de 250 g/mol son dos milimoles, y un paso con una estequiometría de uno a uno tiene por tanto un teórico de dos milimoles de producto. Convertir eso en una masa con la masa molar del producto da el denominador. No interviene nada más allá de la estequiometría, y todo ello se puede hacer a mano y comprobar dos veces, y por eso un rendimiento teórico merece escribirse en lugar de confiar en la memoria. La calculadora de masa a moles y la calculadora de verificación de peso molecular cubren las dos conversiones de esa cadena.

La masa aislada no te dice qué pasó. Un paso puede convertir casi por completo y aislar mal; un paso puede convertir parcialmente y aislar limpiemente; los dos terminan en el mismo número. El rendimiento es el producto de la conversión, de la selectividad cuando un paso produce más de un producto, de todas las operaciones posteriores a la reacción que recuperaron menos que todo, y de las operaciones anteriores que decidieron cuánto producto existía en un primer lugar. El porcentaje es el sitio donde esas cuatro cosas se colapsan en una sola cifra y pierden sus identidades separadas.

Ese colapso está bien para un informe y es inútil para un diagnóstico. Para averiguar cuál de las cuatro es la débil necesitas una recuperación por paso junto al rendimiento, y ese número sale de la calculadora de porcentaje de recuperación . Dividir un rendimiento global entre la recuperación de un paso que sospechas te dice si ese paso explica la carencia. Una división que devuelve algo muy próximo a la cifra global significa que la pérdida está repartida por el proceso; una división que devuelve la propia cifra global significa que ese paso no es donde se va el material.

A diferencia de una recuperación, un rendimiento tiene un techo físico estricto. El máximo teórico supone conversión completa y aislamiento cuantitativo, así que aislar más que eso no es un buen resultado sino una contradicción, y una contradicción hay que resolverla en las mediciones en lugar de taparla con palabras. Las causas habituales son un producto pesado húmedo o con disolvente residual, una masa tomada con licor madre o contraiones todavía adheridos, una muestra sin purificar cuya masa incluye material de partida sin reaccionar, o un denominador construido a partir del reactivo limitante equivocado y por tanto demasiado pequeño.

La forma de comprobar un rendimiento sospechoso es corregir la masa aislada por pureza y preguntar otra vez. Donde exista una cifra de pureza, la calculadora de corrección por pureza da la masa que es realmente el compuesto, y una masa corregida que devuelve el rendimiento por debajo de cien confirma que el problema era contaminación y no química. Un rendimiento corregido que sigue por encima de cien apunta al denominador, y el denominador es un cálculo anotado en un cuaderno donde se puede volver a examinar, no una medición que haya que repetir.

Un rendimiento aislado es una afirmación sobre un lote concreto, en un día concreto, detenido en un punto concreto de la purificación. Mueve el punto final y la masa cambia. Pésalo húmedo en lugar de seco y también cambia. Dos personas que informen un rendimiento para la misma secuencia y el mismo paso pueden estar informando de magnitudes genuinamente distintas sin que ninguna se equivoque, y la única forma de que los números se vuelvan comparables es declarar el punto final, la condición de secado y si la masa se corrigió por pureza. Nada de eso aparece en el porcentaje.

La escala pertenece a la misma lista de condiciones no declaradas. La misma secuencia ejecutada a otro tamaño de lote es otro proceso, y por eso un rendimiento citado a un tamaño no es una promesa a otro, y por eso escalar una receta con la calculadora de escalado de lotes te da cantidades y no resultados. Un lote del doble de tamaño se calentará de otra manera, se mezclará de otra manera y tardará más en alcanzar lo que alcanzaba el original, y el rendimiento es normalmente donde eso se nota primero. Una segunda tanda del mismo tamaño es también otro proceso en el sentido que aquí más importa, porque el rendimiento de un lote concreto es una afirmación sobre ese lote y no una propiedad de la reacción.

En esta página no se cita ningún rendimiento típico para ningún producto o secuencia concretos, y esa omisión es deliberada. Los rendimientos aislados dependen de la longitud de la secuencia, de la agregación, de la escala, de la química de acoplamiento y de cuánto se fuerza la purificación, y ningún número único se generalizaría honestamente al lote que tienes delante. Lo que sí se puede saber es la aritmética de esta página y el denominador que puedes defender con tus propios registros. Una última trampa merece nombre: dividir esta tanda entre la masa aislada de la tanda anterior no es un rendimiento en absoluto, es un cociente entre dos mediciones, y mide reproducibilidad en lugar de química.