Chapter 4: Chemical Quantities and Aqueous Reactions

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4.3:

Rendimento das Reações

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Reaction Yield

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4.4: General Properties of Solutions

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Numa reação química, o rendimento teórico é a quantidade de produto que se formaria com cem por cento de conversão do reagente limitador ao produto. CONSIDEREMOS ESTE EXEMPLO:Suponhamos que 80 grãos são aquecidos para fazer pipocas. Assumindo que todos os grãos se expandirão, o rendimento teórico é de 80 peças de pipocas.No entanto, se apenas 50 grãos rebentarem, o rendimento real é de apenas 50 peças. O rendimento real é assim a quantidade de produto que forma. A proporção entre o rendimento real e o rendimento teórico multiplicado por cem dá o rendimento percentual, que, neste caso, é de 62, 5 por cento.Para muitas reações químicas, o rendimento teórico que se baseia na estequiometria, é maior do que o rendimento que é efetivamente obtido. Normalmente, uma parte dos reagentes é perdida devido a reações secundárias, uma parte do produto é perdida devido a reações reversíveis ou o produto é difícil de recolher sem alguma perda. Consideremos a queima de magnésio.Quando um pedaço de metal de magnésio é acendido, reage com o oxigénio no ar para formar óxido de magnésio. A reação química envolve 2 mols de magnésio e um mol de oxigênio para formar 2 mols de óxido de magnésio. Tendo em conta 63, 4 gramas de magnésio e 50, 7 gramas de oxigênio, quanto óxido de magnésio poderia ser produzido.Para calcular o rendimento teórico, primeiro, é convertida a massa de cada reagente utilizando as massas molares nas quantidades correspondentes em mols. Depois, utilizando proporções de mols, o número de mols dos reagentes magnésio e oxigênio são convertidos em mols do produto, óxido de magnésio. Uma vez que o magnésio faz a menor quantidade de produto, é o reagente limitador, e o rendimento teórico é de 2, 6 mols.Em termos de massa, o rendimento teórico é de 105 gramas. Uma vez terminada a reação, o rendimento real do produto é de 80, 0 gramas. Assim, o rendimento percentual da produção de óxido de magnésio é de 76, 2 por cento.

4.3:

Rendimento das Reações

O rendimento teórico de uma reação é a quantidade de produto que se estima ser formada com base na estequiometria da equação química equilibrada. O rendimento teórico assume a conversão completa do reagente limitante no produto desejado. A quantidade de produto que é obtida pela realização da reação é chamada de rendimento real, e pode ser menor que ou (muito raramente) igual ao rendimento teórico.

Rendimento Percentual

No caso de reações químicas, o rendimento real do produto é muitas vezes menor do que o rendimento teórico previsto com base na estequiometria da reação. Quando as reações são realizadas em um determinado conjunto de condições, espera-se uma perda inevitável de massa devido a várias razões. Algumas reações são naturalmente ineficientes, gerando outros produtos indesejáveis através de reações laterais. Outras são incompletas devido à sua natureza reversível, acompanhada por um estado de equilíbrio entre os reagentes e os produtos. Por vezes, a perda de massa do produto deve-se a uma recuperação inadequada do produto desejado da mistura da reação durante técnicas de purificação, tais como cristalização, destilação, filtração, e cromatografia. Nos casos em que ocorre perda de produto, a percentagem de rendimento é usada para medir a extensão em que o rendimento teórico de uma reação é alcançado.

Os rendimentos reais e teóricos podem ser expressos em massa ou em quantidades molares (ou qualquer outra propriedade apropriada, por exemplo, volume, se o produto for um gás). Desde que ambos os rendimentos sejam expressos utilizando as mesmas unidades, estas unidades serão canceladas quando a percentagem de rendimento for calculada.

Cálculo do Rendimento Percentual

Considere a combustão do óxido nítrico para dióxido de azoto.

No final da reação, 180 gramas de dióxido de azoto são obtidos a partir de 150 gramas de óxido nítrico e de um excesso de oxigénio. Qual é o rendimento percentual?

O rendimento real da reação é de 180 gramas. Sabendo que o óxido nítrico é o reagente limitante, os moles de rendimento teórico são obtidos a partir da estequiometria de NO e NO₂. Em primeiro lugar, a massa de NO é convertida em moles de NO. Em seguida, aplica-se a razão estequiométrica de NO:NO₂ (1:1), que sugere que 5 moles de NO₂ serão formados a partir de 5 moles de NO. Em terceiro lugar, os moles de NO₂ são convertidos em massa.

No passo final, a percentagem de rendimento é calculada com base na relação entre o rendimento real e o rendimento teórico.

Este texto é adaptado de Openstax, Chemistry 2e, Section 4.4: Reaction Yields.

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Reaction Yield Theoretical Yield Limiting Reactant Actual Yield Percent Yield Stoichiometry Side Reactions Reversible Reactions Product Loss Burning Of Magnesium Magnesium Oxide Molar Masses Mole Ratios