Rendimento das Reações
1. O que é rendimento de uma reação química?
Nem sempre as reações químicas ocorrem de forma completa, ou seja, nem sempre os reagentes se transformam 100% nos produtos desejados.
O rendimento de uma reação química é a relação entre a quantidade de produto formada e a quantidade máxima que poderia ser formado pela estequiometria.
Rendimento (%) = $ \frac{\text{massa (ou mols) de produto obtida}}{\text{massa (ou mols) de produto teórica}} $ x 100%
O valor do rendimento é expresso em percentual, portanto varia de 0 a 1 (ou de 0 % a 100 %).
2. Por que nem sempre obtemos 100% de rendimento?
Vários fatores podem fazer com que uma reação não atinja 100% de rendimento:
- Reações reversíveis, nas quais os produtos podem reagir entre si e voltar a formar os reagentes.
- Perdas experimentais, como evaporação de líquidos, aderência de substâncias ao recipiente ou imprecisões na manipulação dos reagentes.
- Impurezas nos reagentes, que reduzem a quantidade de substância disponível para reagir.
- Competições entre reações paralelas, onde podem ser formados produtos indesejados.
No fundo do fundo, você nunca precisará saber porque a reação não ocorreu com 100% de rendimento.
Você só precisa saber fazer os dois modelos de questão que existem envolvendo rendimento:
- Saber calcular o rendimento da reação quando a questão te disser quanto de produto que a reação formou;
- Saber calcular quanto de produto a reação formou quando a questão te disser o rendimento da reação.
(Inserir diagrama representando os principais fatores que reduzem o rendimento de uma reação química)
3. Exemplo 1: Cálculo do rendimento da reação
A equação balanceada da decomposição do carbonato de cálcio é:
CaCO₃ → CaO + CO₂
Se 200 g de carbonato de cálcio forem aquecidos e apenas 85 g de óxido de cálcio forem obtidos, qual foi o rendimento da reação? Dados:
- Massa molar do CaCO₃ = 100 g/mol
- Massa molar do CaO = 56 g/mol
📝 Resolução:
A proporção entre CaCO₃ e CaO é de 1 mol para 1 mol, ou seja, de 100 g de CaCO₃ para 56 g de CaO.
Portanto, se 100 g formam 56 g, então 200 g deveriam formar 56 x 2 = 112 g de CaO.
Essa é a massa teórica, a massa que deveria ter sido formada se a reação tivesse 100% de rendimento.
Sendo assim, rendimento = massa obtida/massa teórica = 85/112 = 75,9%.
Quando você treinar bastante, você conseguirá resolver a questão com apenas uma regra de três direta. Ela segue a seguinte lógica:
"A" g reagente → "B" g do produto (proporção estequiométrica)
"C" g reagente . (rendimento) → "D" g do produto (quanto foi de fato formado)
Se a gente tivesse feito direto esse exemplo:
100 g → 56 g
200 g . (rendimento) → 85 g
Logo, RENDIMENTO = 100 x 85 / 200 x 56 = 85 / 112 = 75,9%.
4. Exemplo 2: Cálculo das massas com o rendimento
A equação balanceada da produção de ferro metálico é:
Fe₂O₃ + 3 C → 2 Fe + 3 CO
A reação produziu 448 Kg de ferro sólido (Fe). Se a reação teve 80% de rendimento, qual foi a massa de Fe₂O₃ utilizada? Dados:
- Massa molar do Fe₂O₃ = 160 g/mol
- Massa molar do Fe = 56 g/mol
📝 Resolução:
Rendimento = $ \frac{\text{massa obtida}}{\text{massa teórica}} $
→ 0,8 = $ \frac{\text{massa 448 Kg}}{\text{massa teórica}} $
→ massa teórica = $ \frac{\text{massa 448 Kg}}{0,8} $
→ massa teórica = 560 Kg.
Pela proporção estequiométrica, 1 mol Fe₂O₃ → 2 mol Fe. Transformando isso para massa, temos que: 1 x 160 g Fe₂O₃ → 2 x 56 g Fe.
160 g Fe₂O₃ → 2 x 56 g Fe
massa Fe₂O₃ → 560 Kg
massa Fe₂O₃ = 560 x 160 / 56 x 2 → massa Fe₂O₃ = 800 Kg.
Lembra da regra de três decorada? Vamos por ela agora:
"A" g reagente → "B" g do produto (proporção estequiométrica)
"C" g reagente . (rendimento) → "D" g do produto (quanto foi de fato formado)
Substituindo:
160 g → 2 x 56 g
m(Fe₂O₃) x 0,8 → 448 Kg
m(Fe₂O₃) x 0,8 x 2 x 56 = 160 x 448 Kg
→ m(Fe₂O₃) = 160 x 448 / 2 x 56 x 0,8
→ m(Fe₂O₃)= 800 Kg.
5. Exercícios propostos para fixação
1️ A reação de decomposição do carbonato de cálcio ocorre conforme a equação: CaCO₃ → CaO + CO₂.
Se 250 g de carbonato de cálcio forem aquecidos e o rendimento da reação for de 80%, qual será a massa de CO₂ formada?
2️ Na produção de ferro metálico pela reação: Fe₂O₃ + 3 C → 2 Fe + 3 CO.
Se 160 Kg de Fe₂O₃ formaram 72,8 Kg de Fe, qual o rendimento da reação?
Gabarito
1️ 88 g.
2️ 65%.
