Randamentul teoretic al unei reacții chimice este cantitatea obținută dintr-un produs dintr-o reacție în care reactantul limitator a fost consumat complet. În timp ce chimiștii învață să echilibreze ecuațiile chimice, în practică, un reactant va fi prezent în cantități mai mici decât stoichiometrice. Reactivul va limita cantitatea de produs posibilă din reacție. Metoda de calcul a randamentului teoretic este simplă. Aplicarea acestui calcul într-un mediu real este mai utilă, dar mai complexă.
În prima etapă a calculului randamentului teoretic, se scrie ecuația chimică echilibrată și se examinează raportul de moli ai fiecărui reactant. Cantitatea fiecărui reactant este determinată prin cântărirea reactivilor, măsurarea concentrațiilor sau folosind soluții standard. Reactivul limitator se găsește prin conversia cantității de reactanți prezenți în moli ai fiecărui reactant și determinând, pe baza rapoartelor din prima etapă, care reactant se va epuiza înainte ca ceilalți reactanți să fie toți utilizați. Raportul dintre moli de produs și moli de reactant limitator din ecuația echilibrată este înmulțit cu molii de reactant limitator disponibili pentru a găsi molii de produs. Apoi, folosind greutatea moleculară a produsului, acest răspuns este convertit în grame de produs sau în altă măsură adecvată.
În laborator, chimiștii încep cu o reacție propusă. Produsele de reacție sunt prezise și confirmate prin experiment. O ecuație chimică echilibrată este scrisă folosind cunoștințele reacției. Având în vedere concentrațiile inițiale ale fiecărui reactant, se alege reactantul limitator, iar randamentul este calculat pe baza transformării complete a reactantului în produs. În experimentele viitoare sau analiza probelor, randamentul real va fi comparat cu randamentul teoretic și cauzele pierderii produsului determinate.
Pentru a calcula randamentul teoretic, este necesar să se cunoască reactanții și produșii reacției. Acest lucru poate fi mai complex în mediile industriale reale în comparație cu condițiile de laborator. Reacția, de exemplu, poate avea loc într-o stare acidă sau bazică și poate exista coroziune a conductelor care eliberează metale care pot acționa ca catalizatori. Calculele de laborator ar trebui să fie susținute de mostre extrase din procesul de interes.
De obicei, reacţiile anorganice, în special cele care produc un precipitat solid sau un produs volatil, pot fi conduse în condiţii care conduc la reacţia completă a reactantului limitator. Aceste reacții pot produce adesea aproape 100% din valoarea teoretică. Reacțiile organice produc adesea mult mai mulți produse secundare datorită fluxurilor de reactanți mai puțin pure și multiplicării reacțiilor posibile. Procesele industriale care implică reacții organice în industrie rareori dau rezultate apropiate de randamentul teoretic. Aceste procese necesită de obicei etape ulterioare de separare și purificare.