Rendimiento y economía atómica

• El rendimiento teórico es la masa máxima de producto predicha por la estequiometría (reactivo limitante, sin pérdidas).
• El rendimiento real es lo que se recoge en el laboratorio; siempre $\le$ teórico.
• El porcentaje de rendimiento compara lo real con lo teórico:

$$\mathrm{\%}\text{ rendimiento}=\frac{\text{rendimiento real}}{\text{rendimiento te}\acute{\text{o}}\text{rico}}\times 100$$

• La economía atómica mide la fracción de masa de reactivos que llega al producto deseado; se calcula solo con la ecuación balanceada:

$$\mathrm{\%}\text{ econom}\acute{\text{ı}}\text{a at}\acute{\text{o}}\text{mica}=\frac{M(\text{producto deseado})}{\sum M(\text{todos los productos})}\times 100$$

• Clave: el rendimiento requiere un dato experimental; la economía atómica se calcula solo con la ecuación.

• Paso 1. Identifica el reactivo limitante.
• Paso 2. Usa la estequiometría del limitante: $n_\text{producto} = n_\text{limitante} \times \dfrac{\text{coef. producto}}{\text{coef. limitante}}$.
• Paso 3. Masa teórica: $m_\text{teórica} = n_\text{producto} \times M$.

• Adición (dos reactivos → un producto): economía atómica 100 % — sin subproductos.
• Sustitución (intercambio de un grupo): típicamente 40–80 % — siempre expulsa un subproducto.
• Eliminación (pérdida de $\text{H}_2\text{O}$, $\text{HCl}$…): típicamente 30–50 %.

• Problema: Para $\text{N}_2 + 3\,\text{H}_2 \rightarrow 2\,\text{NH}_3$ se usan $28\ \text{g}$ de $\text{N}_2$ ($M=28$) con $\text{H}_2$ en exceso y se recogen $27{,}2\ \text{g}$ de $\text{NH}_3$ ($M=17$).
• Rendimiento teórico: $n(\text{N}_2)=1{,}0\ \text{mol}$; razón $1:2$ → $n(\text{NH}_3)=2{,}0\ \text{mol}$ → $m=34\ \text{g}$.
• $\% \text{ rendimiento} = (27{,}2/34) \times 100 = 80\ \%$.
• Economía atómica: solo hay $\text{NH}_3$ como producto → $\% = (2\times17)/(28+3\times2) \times 100 = 34/34 \times 100 = 100\ \%$ (reacción de adición).

• Error frecuente: calcular el rendimiento sin aplicar la estequiometría correcta al teórico (p. ej., dividir moles de producto entre moles del limitante sin considerar el coeficiente de la ecuación).
• Error frecuente: confundir rendimiento con economía atómica — el rendimiento puede subir mejorando las condiciones del experimento; la economía atómica es intrínseca a la ecuación y no cambia.
• Un rendimiento mayor al 100 % es imposible: siempre indica error en el cálculo del teórico.
• Causas por las que el real $<$ teórico: reacción reversible (equilibrio), reacciones secundarias, pérdidas mecánicas al filtrar o transferir.
• La economía atómica conecta con química verde: alta economía atómica = menos residuos = proceso más sostenible.