Como calcular o rendimento teórico em reações químicas

Escrito por john brennan | Traduzido por luiz neves
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Como calcular o rendimento teórico em reações químicas
Comparar o rendimento teórico com o real ajuda a medir a eficiência da sua síntese (Jupiterimages/Comstock/Getty Images)

O rendimento teórico de uma reação é a quantidade de produto que se formaria se ela ocorresse até o final, não houvesse reação inversa nem reações secundárias e o produto desejado fosse isolado sem quaisquer perdas. Em outras palavras, é o rendimento que deseja-se obter em um mundo perfeito. Comparando o rendimento teórico com o rendimento real, obtém-se o rendimento porcentual, uma medida comum, muitas vezes utilizada para avaliar a eficiência de uma síntese em química orgânica. Veja como calcular o rendimento teórico.

Nível de dificuldade:
Moderado

O que você precisa?

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  • Papel
  • Calculadora
  • Tabela periódica

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Instruções

  1. 1

    Escreva a equação química para a reação e faça o balanceamento. Imagine, por exemplo, que você adicionou um reagente de Grignard, cloreto de metil-magnésio a acetona, seguido de um processamento ácido-água. A equação da reação seria a seguinte: CH3MgCl + (CH3)2CO + H2O ----> (CH3)3COH + Mg(OH)Cl

    Observe que você não deve preocupar-se com os produtos inorgânicos -- o que é comum em química orgânica. O que você quer é o produto orgânico sintetizado, o álcool terc-butílico (2-metil-2-propanol).

  2. 2

    Observe a estequiometria entre os reagentes e produtos na equação química. Exemplo: A equação é CH3MgCl + (CH3)2CO + H2O ----> (CH3)3COH + Mg(OH)Cl. A estequiometria entre o reagente de Grignard e a acetona é 1:1, e a proporção entre eles e o produto também é 1:1. Assim, para cada mol de cloreto de metil-magnésio, você utilizará 1 mol de acetona e deve obter 1 mol do produto.

  3. 3

    Determine quanto de cada reagente utilizará na síntese. Normalmente, ao fazer um experimento, deve-se pesar ou medir a quantidade dos reagentes antes de usá-los.

    Exemplo: Suponha que você seja capaz de calcular quanto de reagente de Grignard foi obtido com a quantidade de magnésio adicionado ao cloreto de metil-magnésio ao preparar seu Grignard, e suponha que descobriu-se que havia cerca de 4 g de cloreto de metil-magnésio. Suponha também que havia 10 g de acetona.

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    Encontre a massa molar de cada reagente e produto multiplicando o número de vezes que cada elemento aparece na molécula pelo peso listado na tabela periódica.

    Exemplo: A acetona contém 3 carbonos, 6 hidrogênios e 1 oxigênio, então, para encontrar sua massa molar, multiplique a massa do carbono na tabela periódica por 3, a massa de hidrogênio por 6 e a massa do oxigênio por 1, e então some os valores. (12)x3 + 6x1 + 16x1 = 58 g/mol.

    A massa molar do álcool terc-butílico é 74 g/mol, e a do cloreto de metil-magnésio é 39 g/mol.

  5. 5

    Converta as massas dos reagentes adicionados para moles dividindo a massa de cada um pela massa molar.

    Exemplo: Você adicionou 4 g de cloreto de metil-magnésio em solução de éter dietílico e 10 g de acetona. A massa molar de cloreto de metilmagnésio é 39 g e a da acetona é 58 gramas. Por isso:

    4/39 = 0,103 moles de cloreto de metil-magnésio 10/58 = 0,172 moles acetona

  6. 6

    Determine quantos moles do produto podem ser produzidos baseado na quantidade de moles de reagente presente. Esse é o seu rendimento teórico máximo.

    Exemplo: A proporção entre os reagentes na equação é 1:1 e entre os reagentes e produtos também é 1:1. Consequentemente, você só pode produzir álcool terc-butílico na mesma quantidade de moles de reagentes, e o reagente que estiver presente em menor quantidade vai determinar a quantidade de produto que teoricamente pode ser produzido. Há mais moles de acetona do que de cloreto de metil-magnésio, então o cloreto de metil-magnésio vai determinar quantos moles de produto podem ser obtidos. Como a proporção entre o cloreto de metil-magnésio e álcool terc-butílico na equação é de 1:1, o máximo de álcool que pode ser produzido é 0,103 moles. Este é o seu rendimento teórico em moles.

  7. 7

    Converta os moles do rendimento teórico máximo para gramas (se desejar) multiplicando a quantidade de moles do produto pela sua massa molar.

    Exemplo: A massa molar do álcool tec-butílico é 74 g/mol, então 0,103 moles x 74 g/mol = 7,622 gramas.

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