Estequiometria - Rendimento

Quando dizemos que 1 mol de H₂ (ou 6 x 10²³ moléculas; ou 22,4 litros, ou 2g) produzem 1 mol de água (6 x 10²³ moléculas; 22,4 litros, 18g), estamos considerando que as reações ocorrem de maneira completa, ou seja, as quantidades de reagentes disponíveis conseguem produzir a quantidade máxima possível de produtos.

            Contudo, nem sempre as reações se comportam dessa maneira ideal. Muitas vezes, a reação não consegue produzir o máximo estimado de produto. Quando isso acontece dizemos que a reação não rendeu tudo que poderia render. Em outras palavras, o rendimento da reação não foi de 100%, ou seja, não foi total.

            Para calcular o rendimento de uma reação (caso você tenha a quantidade de produto alcançada) ou a quantidade de produtos obtida (caso você já tenha a porcentagem de rendimento), basta que você calcule os valores de reagentes e produtos para uma reação total, com 100% de aproveitamento. Depois, é só efetuar uma regra de três e encontrar os valores que faltarem.

            Vamos ver como funciona na prática?

1. Qual a quantidade de água formada a partir de 10g de hidrogênio, sabendo-se que o rendimento da reação é de 80%?

Massas atômicas: H(1u); O(16u).

1º passo: conhecer a equação

2º passo: balancear a equação

3º passo: regra de três para encontrar os valores de rendimento 100%

2 mol de H₂ ________  2 mol de H₂O

4g de H₂ ___________ 36g de H₂O

10g de H₂ ___________ x de H₂O

x = 360/4 = 90g de H₂O

Ou seja, se a reação tivesse rendimento 100%, 10g de hidrogênio produziriam 90g de água. Contudo, o rendimento é de 80%. Para sabermos a quantidade de água realmente produzida, é só efetuar outra regra de três:

90g de H₂O _______ 100%

      y ____________ 80%

y = 72g de H₂O.

Viu com é fácil? Agora vamos ver outros exemplos!

2. (FUVEST - SP) O nitrogênio pode ser obtido pela decomposição térmica do nitrito de amônio.

a)      Escreva a equação de decomposição do nitrito de amônio.

b)      Calcule o volume de nitrogênio obtido, nas condições normais de pressão e temperatura, pela decomposição de 12,8g de nitrito de amônio, supondo que o rendimento da reação seja de 80% (em massa).

Massas atômicas: H (1,0u); N (14,0u); O (16,0u)

Volume molar dos gases nas CNTP = 22,4L/mol

a)      Conhecer a equação:

b)      Vamos calcular primeiro os valores para uma reação de rendimento 100%. A equação já está balanceada.

1 mol de NH₄NO_{2 ___________} 1 mol de N₂

64g (14 + 4 + 14 + 32) ________ 28g (14 + 14)

12,8g ____________ x

x = 358,4/64 = 5,6g

Ou seja, se a reação tivesse rendimento de 100%, 12,8g de nitrito de amônio produziria 5,6g de nitrogênio. Mas como a reação tem rendimento 80%, vamos calcular o valor real de nitrogênio produzido:

5,6g _________ 100%

y __________ 80%

y = 44,8/10 = 4,48g

Nesta reação, 12,8g de nitrito de amônio produzirá 4,48g de nitrogênio. Mas o problema pede o volume do gás e não a massa. Então, é só converter!

1 mol de N₂ _____ 22,4L

        28g ________22,4L

4,48g _______ z

z = 100,352/28

z = 3,58L de N₂

3. (UNESP) Hidreto de Lítio pode ser preparado segundo a reação expressa pela equação química:

Admitindo que o volume de hidrogênio é medido nas Condições Normais de Temperatura e Pressão (CTP), calcule:

a)      A massa de hidreto de lítio que pode ser produzida na reação de 13,8g de lítio com 11,2L de hidrogênio;

b)      O rendimento (em porcentagem) da reação se, com as quantidades de reagentes acima indicadas, ocorrer a formação de 6,32g de LiH.

Volume molar dos gases (CNTP): 22,4L/mol

Massas molares (g/mol): Li (6,90); H (1,00)

a)      A massa molar do lítio é 6,9g/mol. Como temos 2 mols de lítio, sua massa será de 13,8g. A massa de hidreto de lítio produzido em uma reação de rendimento 100% é de 15,8g. Sabemos ainda que 22,4L de H₂ (1 mol) produz 44,8L de LiH (2 mol). A partir dessas constatações, podemos notar que o valor que está em disparidade com os valores da reação de rendimento total é o do volume de hidrogênio (11,2L). Vamos montar a regra de três a partir dele, então:

22,4L de H₂ ______ 15,8g de LiH

11,2L de H₂ ______ x

x = 176,96/22,4

x = 7,9g de LiH

b)      O valor que encontramos na primeira parte do problema (7,9g) corresponde ao valor total de hidreto de lítio obtido na reação com 100% de aproveitamento. Para achar o rendimento de uma reação com as mesmas quantidades de reagentes e menor quantidade de produto (6,32g), basta efetuarmos outra regra de três:

7,9g LiH ______ 100%

6,32g LiH ________ y

y = 632/7,9

y = 80%