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 necessário para produzir a quantidade desejada de produto.
Cálculo teórico da amostra de rendimento
10 gramas de gás hidrogênio são queimados na presença de excesso de gás oxigênio para produzir água. Quanta água é produzida?
A reação onde gás hidrogênio combina com gás oxigênio para produzir água é:
H2g) + O2g) → H2O (l)
Etapa 1: verifique se o seu equações químicas são equações balanceadas.
A equação acima não é equilibrada. Depois de balanceamento, a equação se torna:
2 H2g) + O2(g) → 2 H2O (l)
Etapa 2: determine as proporções molares entre os reagentes e o produto.
Este valor é a ponte entre o reagente e o produto.
o proporção 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 duas moles de gás hidrogênio usado, duas moles de água são produzidas. A razão molar entre H
2 e H2O é 1 mol H2/ 1 mol H2O.Etapa 3: Calcular o rendimento teórico da reação.
Agora há informações suficientes para determinar o rendimento teórico. Use a estratégia:
- Use massa molar de reagente para converter gramas de reagente em moles de reagente
- Use a razão molar entre o reagente e o produto para converter o reagente em moles do produto em moles
- Use o massa molar do produto para converter produto moles em gramas do produto.
Em forma de equação:
gramas produto = gramas de reagente x (1 mol de reagente / massa molar de reagente) x (proporção molar produto / reagente) x (massa molar de produto / 1 mol de produto)
O rendimento teórico de nossa reação é calculado usando:
- massa molar de H2 gás = 2 gramas
- massa molar de H2O = 18 gramas
gramas H2O = gramas H2 x (1 mol H2/ 2 gramas H2) x (1 mol H2O / 1 mol H2) x (18 gramas H2O / 1 mol H2O)
Tínhamos 10 gramas de H2 gás, então:
gramas H2O = 10 g H2 x (1 mol H2/ 2 g H2) x (1 mol H2O / 1 mol H2) x (18 g H2O / 1 mol H2O)
Todas as unidades, exceto gramas H2O cancele, deixando:
gramas H2O = (10 x 1/2 x 1 x 18) gramas H2O
gramas H2O = 90 gramas H2O
Dez gramas de hidrogênio gasoso com excesso de oxigênio produzirão teoricamente 90 gramas de água.
Calcular o reagente necessário para criar uma quantidade definida de produto
Essa estratégia pode ser ligeiramente modificada para calcular a quantidade de reagentes necessário para produzir uma quantidade definida de produto. Vamos mudar um pouco o exemplo: quantos gramas de hidrogênio e 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 (1 mol de produto / produto de massa molar) x (proporção molar reagente / produto) x (gramas de reagente / reagente de massa molar)
Para gás hidrogênio:
gramas H2 = 90 gramas H2O x (1 mol H2O / 18 g) x (1 mol H2/ 1 mol H2O) x (2 g H2/ 1 mol H2)
gramas H2 = (90 x 1/18 x 1 x 2) gramas H2 gramas H2 = 10 gramas H2
Isso concorda com o primeiro exemplo. Para determinar a quantidade de oxigênio necessária, é necessária a proporção molar de oxigênio para água. Para toda toupeira do gás oxigênio usado, são produzidas 2 moles de água. A razão molar entre oxigênio gás e água é de 1 mol O2/ 2 mol H2O.
o equação para gramas O2 torna-se:
gramas O2 = 90 gramas H2O x (1 mol H2O / 18 g) x (1 mol O2/ 2 mol H2O) x (32 g O2/ 1 mol H2)
gramas O2 = (90 x 1/18 x 1/2 x 32) gramas O2
gramas O2 = 80 gramas O2
Para produzir 90 gramas de água, são necessários 10 gramas de gás hidrogênio e 80 gramas de gás oxigênio.
Cálculos teóricos de rendimento são diretos, desde que você tenha equações balanceadas para encontrar as proporções molares necessárias para conectar os reagentes e o produto.
Revisão Rápida do Rendimento Teórico
- Equilibre suas equações.
- Encontre a proporção molar entre o reagente e o produto.
- Calcule usando a seguinte estratégia: Converta gramas em moles, use a proporção de moles para unir produtos e reagentes e, em seguida, converta moles novamente em gramas. Em outras palavras, trabalhe com toupeiras e depois converta-as em gramas. Não trabalhe com gramas e assuma que você obterá a resposta certa.
Para mais exemplos, examine o rendimento teórico trabalhou problema e exemplos de problemas de reação química em solução aquosa.
Fontes
- Petrucci, R.H., Harwood, W.S. e Herring, F.G. (2002) Química Geral8ª edição. Prentice Hall. ISBN 0130143294.
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- Whitten, K.W., Gailey, K.D. e Davis, R.E. (1992) Química Geral, 4a edição. Publicação da faculdade de Saunders. ISBN 0030723736.