ESTEQUIOMETRIA ENVOLVENDO RENDIMENTO DA REACÇÃO

 

ESTEQUIOMETRIA ENVOLVENDO RENDIMENTO DA REACÇÃO

 

As equações químicas devidamente acertadas (balanceadas) nos possibilitam prever teoricamente a quantidade de produtos que se forma. Entretanto, quase que sempre as quantidades previstas teoricamente não são as mesmas que se obtêm na prática, isto é, teoricamente podemos prever obter determinada quantidade de produtos, porém, na realidade a experiência mostra que as quantidades obtidas são sempre inferiores que as previstas.

Muita das vezes isso acontece em decorrência da não conversão completa dos reagentes em produtos, como por exemplo, devido à reversibilidade da reacção, pois as reacções reversíveis nunca se completam. Por um lado influencia também no baixo rendimento da reacção a dificuldade na colecta total dos produtos sobretudo em solução aquosa.

Mas antes de continuarmos prestemos atenção a seguinte analogia:

A Edna é trabalhadora numa Indústria Alimentar e mensalmente aufere um salário de 30000 MT. No entanto, por algumas razões durante o mês de Janeiro ausentou-se por alguns dias ao trabalho e como consequência no final do mês de Janeiro recebeu apenas 28500 MT.

Como se vê, a Edna teoricamente esperava receber 30000 MT no final do mês, porém, na prática recebeu apenas 28500 MT o que significa que o seu rendimento mensal não foi total, ou seja, não foi de 100%, portanto:

30000 MT ________ 100%

28500 MT _________ x        ⇒       x = 95%

Assim, a Edna recebeu somente 95% do seu salário.

 Portanto, nas reacções químicas também acontece algo semelhante, pois em teoria o rendimento da reacção é total (rendimento teórico) mas na prática o rendimento real é bem menor, deste modo temos:

Rendimento teórico __________ 100%

Rendimento real ____________ ƞ

Por isso, pode-se dizer que o rendimento de uma reacção é na verdade o quociente entre o rendimento real e o rendimento teórico.

CASOS POSSÍVEIS DE ESTEQUIOMETRIA ENVOLVENDO RENDIMENTO DA REACÇÃO

De um modo geral, na estequiometria envolvendo rendimento da reacção podemos encontrar basicamente dois casos:

⦁ É fornecido o rendimento da reacção e pede-se para calcular a quantidade de produto que se formou;

⦁ É fornecida a quantidade obtida do produto e pede-se para determinar o rendimento da reacção.

Exemplo 1

Quando é fornecido o rendimento da reacção e pede-se para calcular a quantidade de produto que se formou:

Queimando-se um saco de carvão de 3 kg, numa churrasqueira, com rendimento de 90%, quantos quilogramas de CO_2(g) são formados?

C_(s) + O_2(g) → CO_2(g)

a ) 2,7

b) 3,0    

c) 4,4     

d) 9,9    

e) 11

Resolução

Em primeiro lugar vamos reunir os nossos dados:

Rendimento da reacção (ƞ) = 90%

Massa do carvão = 3 kg

1. Como primeiro passo vamos escrever a equação da reacção e acertá-la:

C_(s)  +  O_2(g) → CO_2(g)

2. Estabelecer a proporção em mol:

C_(s)       +      O_2(g)    →  CO_2(g)

1 mol            1 mol          1 mol

3. Identificar as substâncias envolvidas no problema e calcular as respectivas massas molares

Neste caso é fácil perceberes que trata-se do carbono (o carvão é basicamente carbono) e do dióxido de carbono (CO₂). E vamos ainda calcular as massas molares destas substâncias:

M(C) = 12 g/mol

M(CO₂) = 12 + 2 · 16 = 44 g/mol

4. Relacionar os dados fornecidos com os mostrados pela equação e realizar o cálculo normalmente:

C_(s)       +      O_2(g)    →  CO_2(g)

1 mol             1 mol        1 mol

12 g _______________ 44 g

3 kg _____________ x   ⇒   x = 11 kg

A conclusão que chegamos é que são formados 11 kg de CO₂. Porém, essa é a quantidade de CO₂ que se formaria se o rendimento da reacção fosse de 100%, ou seja, teoricamente forma-se 11 kg de CO₂ mas como o rendimento da reacção é de 90% a quantidade de CO₂ que se forma é bem menor, observe:

Rendimento teórico = 11 kg

Rendimento real = ?

11 kg __________ 100%

y  ____________ 90%    ⇒   y = 9,9 kg

Portanto, na realidade são formados apenas 9,9 kg de CO₂

Resposta: alternativa: d)

Exemplo 2:

Quando é fornecida a quantidade obtida do produto e pede-se para determinar o rendimento da reacção:

Uma das maneiras de se produzir cal viva, CaO_(s), é através da pirólise do calcário, CaCO_3(s).
CaCO_3(s) → CaO_(s) + CO_2(g)

Uma amostra de 20 g de calcário produziu 10,0 g de cal viva. O rendimento da reacção foi de aproximadamente:

a) 100%    

b) 89%      

c) 85%     

d) 79%    

e) 75%

Resolução

Vamos reunir os dados:

Massa da amostra = 20 g

Rendimento real = 10 g

Rendimento teórico = ?

Rendimento da reacção = ?

Como o exercício pede-nos o rendimento da reacção significa que para calcularmos este rendimento precisamos ter o rendimento real e o rendimento teórico. O rendimento real já temos, pois o enunciado já diz que “produziu 10,0 g de cal viva” porém falta-nos o rendimento teórico. O rendimento teórico será calculado por meio da proporção estequiométrica mostrada pela equação química devidamente acertada.

1. Como primeiro passo vamos escrever a equação da reacção e acertá-la:

CaCO_3(s) → CaO_(s) + CO_2(g)

2. Estabelecer a proporção em mol:

CaCO_3(s) → CaO_(s)   +   CO_2(g)

1 mol          1 mol        1 mol

3. Identificar as substâncias envolvidas no problema e calcular as respectivas massas molares

Neste caso é fácil perceberes que as substâncias envolvidas neste problema são o calcário (CaCO₃) e a cal viva (CaO). E ainda assim vamos calcular as massas molares destas substâncias:

M(CaCO₃) = 40 + 12 + 3 · 16 = 100 g/mol

M(CaO) = 40 + 16 = 56 g/mol

4. Relacionar os dados fornecidos com os mostrados pela equação e realizar o cálculo normalmente:

CaCO_3(s) → CaO_(s)   +   CO_2(g)

1 mol            1 mol           1 mol

100 g _____ 56 g

20 g ______ w   ⇒   w = 11,2 g

Portanto, o rendimento teórico é de 11,2 g. Tendo o rendimento real e o rendimento teórico podemos calcular o rendimento da reacção:

Rendimento real = 10 g

Rendimento teórico = 11,2 g

Rendimento da reacção:

Resposta: alternativa: c)

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