Teoretiskt utbyte av en kemisk reaktion är den mängd som erhålls av en produkt från en reaktion där den begränsande reaktanten var fullständigt förbrukad. Medan kemister lär sig att balansera kemiska ekvationer, kommer i praktiken en reaktant att vara närvarande i mindre än stökiometriska mängder. Reaktanten kommer att begränsa hur mycket produkt som är möjlig från reaktionen. Metoden för att beräkna teoretisk avkastning är enkel. Att tillämpa denna beräkning i en verklig miljö är mer användbart, men mer komplext.
I det första steget av beräkningen av teoretiskt utbyte skrivs den balanserade kemiska ekvationen och förhållandet mellan mol för varje reaktant undersöks. Mängden av varje reaktant bestäms genom att väga reagenser, mäta koncentrationer eller använda standardlösningar. Den begränsande reaktanten hittas genom att omvandla mängden närvarande reaktanter till mol av varje reaktant och bestämma, baserat på förhållandena i det första steget, vilken reaktant som kommer att ta slut innan alla andra reaktanter används. Förhållandet mellan mol produkt och mol begränsande reaktant från den balanserade ekvationen multipliceras med antalet tillgängliga mol av begränsande reaktant för att hitta mol produkt. Med hjälp av produktens molekylvikt omvandlas detta svar till gram produkt eller annat lämpligt mått.
I laboratoriet börjar kemister med en föreslagen reaktion. Reaktionsprodukterna förutsägs och bekräftas genom experiment. En balanserad kemisk ekvation skrivs med hjälp av kunskap om reaktionen. Givet startkoncentrationerna för varje reaktant väljs den begränsande reaktanten, och utbytet beräknas baserat på att reaktanten fullständigt omvandlas till produkt. I framtida experiment eller provanalys kommer det faktiska utbytet att jämföras med det teoretiska utbytet och orsakerna till produktförluster fastställas.
För att beräkna teoretiskt utbyte är det nödvändigt att känna till reaktionskomponenterna och reaktionsprodukterna. Detta kan vara mer komplext i verkliga industriella miljöer jämfört med laboratorieförhållanden. Reaktionen, till exempel, kan inträffa i ett surt eller basiskt tillstånd, och det kan förekomma korrosion av rör som frigör metaller som kan fungera som katalysatorer. Laboratorieberäkningar bör stödjas av prover från den aktuella processen.
Typiskt kan oorganiska reaktioner, särskilt de som producerar en fast fällning eller en flyktig produkt, utföras under betingelser som ger fullständig reaktion av den begränsande reaktanten. Dessa reaktioner kan ofta ge nära 100 % av det teoretiska. Organiska reaktioner producerar ofta många fler biprodukter på grund av mindre rena reaktantströmmar och mångfalden av möjliga reaktioner. Industriella processer som involverar organiska reaktioner i industrin ger sällan resultat som närmar sig det teoretiska utbytet. Dessa processer kräver vanligtvis efterföljande separations- och reningssteg.