Como calcular o rendimento teórico de uma reação

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Antes de realizar reações químicas, é útil saber quanto produto será produzido com determinadas quantidades de reagentes. Isso é conhecido como o rendimento teórico . Esta é uma estratégia a ser usada ao calcular o rendimento teórico de uma reação química. A mesma estratégia pode ser aplicada para determinar a quantidade de cada reagente necessários para produzir uma quantidade desejada de produto.

Cálculo da Amostra de Rendimento Teórico

10 gramas de gás hidrogênio são queimados na presença de gás oxigênio em excesso para produzir água. Quanta água é produzida?

A reação onde gás hidrogênio combina com o gás oxigênio para produzir água é:

H_dois(g) + O_dois(g) → H_doisO(l)

Passo 1: Certifique-se de que seu equações químicas são equações balanceadas.

A equação acima não está balanceada. Depois equilibrando , a equação fica:

2 horas_dois(g) + O_dois(g) → 2H_doisO(l)

Passo 2: Determine as razões molares entre os reagentes e o produto.

Este valor é a ponte entre o reagente e o produto.

o razão molar é a razão estequiométrica entre a quantidade de um composto e a quantidade de outro composto em uma reação. Para esta reação, para cada dois mols de gás hidrogênio usados, dois mols de água são produzidos. A razão molar entre H_doise H_doisO é 1 mol H_dois/1 mol H_doisO.

Etapa 3: Calcular o rendimento teórico da reação.

Já existem informações suficientes para determinar a rendimento teórico . Use a estratégia:

1. Use a massa molar do reagente para converter gramas de reagente em mols de reagente
2. Use a razão molar entre o reagente e o produto para converter o reagente em mols do produto
3. Use o massa molar do produto aconverter o produto de mols para gramasdo produto.

Em forma de equação:

gramas de produto = gramas de reagente x (1 mol de reagente/massa molar de reagente) x (razão molar produto/reagente) x (massa molar de produto/1 mol de produto)

O rendimento teórico da nossa reação é calculado usando:

• massa molar de H_doisgás = 2 gramas
• massa molar de H_doisO = 18 gramas

gramas H_doisO = gramas H_doisx (1 mol H_dois/2 gramas H_dois) x (1 mol H_doisO/1 mol H_dois) x (18 gramas H_doisO/1 mol H_doisO)

Tínhamos 10 gramas de H_doisgás assim:

gramas H_doisO = 10 g H_doisx (1 mol H_dois/2 g H_dois) x (1 mol H_doisO/1 mol H_dois) x (18 g H_doisO/1 mol H_doisO)

Todas as unidades exceto gramas H_doisO cancelar, deixando:

gramas H_doisO = (10 x 1/2 x 1 x 18) gramas H_doisO

gramas H_doisO = 90 gramas H_doisO

Dez gramas de gás hidrogênio com excesso de oxigênio produzirão teoricamente 90 gramas de água.

Calcule o reagente necessário para fazer uma quantidade definida de produto

Esta estratégia pode ser ligeiramente modificada para calcular a quantidade de reagentes necessários para produzir uma determinada quantidade de produto. Vamos mudar um pouco nosso exemplo: quantos gramas de gás hidrogênio e gás oxigênio são necessários para produzir 90 gramas de água?

Sabemos a quantidade de hidrogênio necessária pelo primeiro exemplo , mas para fazer o cálculo:

gramas de reagente = gramas de produto x (produto de 1 mol/produto de massa molar) x (razão molar reagente/produto) x (gramas de reagente/reagente de massa molar)

Para gás hidrogênio:

gramas H_dois= 90 gramas H_doisOx (1 mol H_doisO/18 g) x (1 mol H_dois/1 mol H_doisO) x (2 g H_dois/1 mol H_dois)

gramas H_dois= (90 x 1/18 x 1 x 2) gramas H_doisgramas H_dois= 10 gramas H_dois

Isso concorda com o primeiro exemplo. Para determinar a quantidade de oxigênio necessária, a razão molar de oxigênio para água é necessária. Por cada toupeira de gás oxigênio usado, 2 mols de água são produzidos. A razão molar entre o gás oxigênio e a água é 1 mol O^dois/2 mol H_doisO.

o equação para gramas O_doistorna-se:

gramas O_dois= 90 gramas H_doisOx (1 mol H_doisO/18 g) x (1 mol O_dois/2 mol H_doisO) x (32 g O_dois/1 mol H_dois)

gramas O_dois= (90 x 1/18 x 1/2 x 32) gramas O_dois

gramas O_dois= 80 gramas O_dois

Para produzir 90 gramas de água, são necessários 10 gramas de gás hidrogênio e 80 gramas de gás oxigênio.

Cálculos de rendimento teórico são simples, desde que você tenha equações balanceadas para encontrar as razões molares necessárias para ligar os reagentes e o produto.

Revisão Rápida do Rendimento Teórico

• Equilibre suas equações.
• Encontre a razão molar entre o reagente e o produto.
• Calcule usando a seguinte estratégia: converta gramas em mols, use a razão molar para fazer a ponte entre produtos e reagentes e, em seguida, converta mols de volta para gramas. Em outras palavras, trabalhe com mols e depois converta-os em gramas. Não trabalhe com gramas e suponha que você obterá a resposta certa.

Para obter mais exemplos, examine o problema resolvido de rendimento teórico e problemas de exemplo de reação química em solução aquosa.

Fontes

• Petrucci, R.H., Harwood, W.S. e Herring, F. G. (2002) Química Geral , 8ª Edição. Prentice Hall. ISBN 0130143294.
• Vogel, A.I.; Tatchell, A.R.; Furnis, B.S.; Hannaford, A.J.; Smith, P.W.G. (1996) Manual de Química Orgânica Prática de Vogel (5ª edição). Pearson. ISBN 978-0582462366.
• Whitten, K.W., Gailey, K.D. e Davis, R. E. (1992) Química Geral , 4ª Edição. Publicação do Colégio Saunders. ISBN 0030723736 .