Caso 4: Quando o rendimento da reação não é total

Quando se fala em estequiometria você se desespera? eh... deve ser muito difícil fazer uma porção de cálculos né?

Más não tenha medo! química pode ser fácil se você olha-la desse modo! 
vamos ao rendimento: 


Bom, devemos primeiro ter uma ideia do que é rendimento:

Em Química, o rendimento (ou rendimento químico ou ainda rendimento da reação) é a quantidade de produto obtido numa reação química.

O rendimento absoluto pode ser dado em gramas ou moles (rendimento molar). O rendimento fraccional ou relativo, que serve para medir a eficácia de uma reação de síntese, é calculada dividindo-se a quantidade de produto obtido, em moles, pelo rendimento teórico, também em moles:

Em outras palavras, rendimento vem a ser  a margem que limita o calculado e o utilizado.

Como assim?

Simples! Vamos utilizar um exemplo brusco, mais muito bem logico:

Sabe os Rufles da Elma chips? Aposto que você já se escandalizou por comprar um pacote e desejaria que houvesse mais dentro, esse “desejo” e o que realmente é, é um ótimo exemplo do que iremos falar nesse caso particular da química.

Na prática, o produto que obtemos tem uma margem de redução do produto que calculamos!

E logicamente na química também é assim!

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.

Algumas causas por uma reação não ter 100% de rendimento são as seguintes:

•          Fatores de impurezas dos reagentes utilizados;
•          Má qualidade dos aparelhos ou dos reagentes;
•          Falta de preparo do operador;
•          A insuficiente quantidade de um dos reagentes em relação ao outro;
•         A possibilidade de a reação não ser completa.

   Os exemplos são muito vastos no dia-dia e vai ser de bom conhecimento para os estudantes!

Let’s do the exercises:

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 (CNTP), 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%

Bibliografia:

 google imagens;

http://nautilus.fis.uc.pt/wwwqui/equilibrio/port/hipertexto/eqq_hiper_texto_01.html

http://www.qieducacao.com/2010/11/estequiometria-rendimento-calculo.html

Livro Ricardo feltre.