Como calcular o rendimento por cento em química

Na química, o rendimento teórico é a quantidade máxima de produto que uma reação química pode criar com base em equações químicas. Na realidade, a maioria das reações não é perfeitamente eficiente. Se você executar o experimento, acabará com uma quantidade menor, o rendimento real. Para expressar a eficiência de uma reação, você pode calcular o por cento de rendimento Usando esta fórmula: % rendimento = (rendimento real / rendimento teórico) x 100. Um rendimento por cento de 90% significa que a reação foi 90% eficiente, e 10% dos materiais foram desperdiçados (eles não foram reagir, ou seus produtos não foram capturados).

Passos

Parte 1 de 3:
Encontrando o reatante limitante
  1. Imagem intitulada Calcular por cento rendimento em química Passo 1
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Comece com uma equação química equilibrada. Uma equação química descreve os reagentes (no lado esquerdo) reagindo a produtos de forma (no lado direito). Alguns problemas lhe darão essa equação, enquanto outros pedem para você escrever a si mesmo, como para um problema de palavra. Como os átomos não são criados ou destruídos durante uma reação química, cada elemento deve ter o mesmo número de átomos no lado esquerdo e direito.
  • Por exemplo, oxigênio e glicose podem reagir para formar dióxido de carbono e água: 6O2+C6H12O6{ displaystyle 6o_ {2} + c_ {6} h_ {12} o_ {6}}6o_ {2} + c_ {6} h _ {{12}} o_ {6} → 6CO2+6H2O{ displaystyle 6co_ {2} + 6h_ {2} o}6CO_ {2} + 6h_ {2} o
    Cada lado tem exatamente 6 átomos de carbono (c), 12 átomos de hidrogênio (h) e 18 átomos de oxigênio (O). A equação é equilibrada.
  • Leia este guia Se você é convidado a equilibrar uma equação.
  • Calcular por cento rendimento em Química Passo 2
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    Calcule a massa molar de cada reagente. Olhe para cima a massa molar de cada átomo no composto, depois adicione-os para encontrar a massa molar desse composto. Faça isso para uma única molécula do composto.
  • Por exemplo, 1 molécula de oxigênio (O2{ displaystyle o_ {2}}O_ {2}) contém 2 átomos de oxigênio.
  • A massa molar de oxigênio é de cerca de 16 g / mol. (Você pode encontrar um valor mais preciso em uma tabela periódica.)
  • 2 átomos de oxigênio x 16 g / mol por átomo = 32 g / mol de O2{ displaystyle o_ {2}}O_ {2}.
  • O outro reagente, glicose (C6H12O6{ displaystyle c_ {6} h_ {12} o_ {6}}C_ {6} h _ {{12}} o_ {6}) tem uma massa molar de (6 átomos C x 12 g C / mol) + (12 átomos H x 1 g h / mol) + (6 átomos o x 16 g o / mol) = 180 g / mol.
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    3. Converta a quantidade de cada reagente de gramas para moles. Agora é hora de olhar para o experimento específico que você está estudando. Anote as quantidades de cada reagente em gramas. Divida este valor pela massa molar dessa composição para converter a quantidade para moles.
  • Por exemplo, digamos que você começou com 40 gramas de oxigênio e 25 gramas de glicose.
  • 40 g O2{ displaystyle o_ {2}}O_ {2} / (32 g / mol) = 1.25 moles de oxigênio.
  • 25g C6H12O6{ displaystyle c_ {6} h_ {12} o_ {6}}C_ {6} h _ {{12}} o_ {6} / (180 g / mol) = cerca de 0.139 moles de glicose.
  • Calcular por cento rendimento em química Passo 4
    4. Encontre a proporção de suas reações. Uma toupeira é um número exato para a quantidade de uma substância e é igual a 6.022 vezes 10 para as 23º entidades elementares de energia, que podem ser átomos, íons, elétrons ou moléculas.Você agora sabe quantas moléculas de cada reagente você começou com. Divida as moles de 1 reagente com as moles do outro para encontrar a proporção das 2 moléculas.
  • Você começou com 1.25 moles de oxigênio e 0.139 moles de glicose. A proporção de oxigênio para moléculas de glicose é 1.25/0.139 = 9.0. Isso significa que você começou com 9 moléculas de oxigênio para cada 1 molécula de glicose.
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    5. Encontre a proporção ideal para a reação. Volte para a equação equilibrada que você escreveu mais cedo. Esta equação equilibrada informa a proporção ideal de moléculas: Se você usar esta proporção, ambos os reagentes serão usados ​​ao mesmo tempo.
  • O lado esquerdo da equação é 6O2+C6H12O6{ displaystyle 6o_ {2} + c_ {6} h_ {12} o_ {6}}6o_ {2} + c_ {6} h _ {{12}} o_ {6}. Os coeficientes dizem que há 6 moléculas de oxigênio e 1 molécula de glicose. A relação ideal para esta reação é de 6 oxigênio / 1 glicose = 6.0.
  • Certifique-se de listar os reagentes na mesma ordem que você fez para a outra proporção. Se você usar oxigênio / glicose para 1 e glicose / oxigênio para o outro, seu próximo resultado será errado.
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    6. Compare as proporções para encontrar o reatante limitante. Em uma reação química, 1 dos reagentes é usada antes dos outros. A quantidade do produto que é criada na reação é limitada pelo reagente.Compare as 2 proporções que você calculou para identificar o reatante limitante:
  • Se a proporção real é maior do que a proporção ideal, então você tem mais do melhor reagente do que você precisa. O reatante inferior na proporção é o reagente limitante.
  • Se a proporção real é menor do que a relação ideal, você não tem o suficiente do melhor reagente, por isso é o reatante limitante.
  • No exemplo acima, a proporção real de oxigênio / glicose (9.0) é maior que a relação ideal (6.0). O reatante inferior, a glicose, deve ser o reagente limitante.
    • Parte 2 de 3:
    Calculando o rendimento teórico
    1. Imagem intitulada Calcular por cento rendimento em Química Passo 7
    1. Identifique seu produto desejado. O lado direito de uma equação química lista os produtos criados pela reação. Cada produto tem um rendimento teórico, ou seja, a quantidade de produto que você esperaria se a reação é perfeitamente eficiente.
    • Continuando o exemplo acima, você está analisando a reação 6O2+C6H12O6{ displaystyle 6o_ {2} + c_ {6} h_ {12} o_ {6}}6o_ {2} + c_ {6} h _ {{12}} o_ {6} → 6CO2+6H2O{ displaystyle 6co_ {2} + 6h_ {2} o}6CO_ {2} + 6h_ {2} o. O lado direito lista 2 produtos, dióxido de carbono e água. Vamos calcular o rendimento do dióxido de carbono, CO2{ displaystyle co_ {2}}CO_ {2}.


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    2. Anote o número de moles do seu reagente limitante. O rendimento teórico de um experimento é a quantidade de produto criado em condições perfeitas. Para calcular esse valor, comece com a quantidade de reagente limitante em moles. (Este processo é descrito acima nas instruções para encontrar o reatante limitante.)
  • No exemplo acima, você descobriu que a glicose era o reagente limitante. Você também calculou que começou com 0.139 moles de glicose.
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    3. Encontre a proporção de moléculas em seu produto e reagente. Retornar à equação equilibrada. Divida o número de moléculas do seu produto desejado pelo número de moléculas do seu reagente limitante.
  • Sua equação equilibrada é 6O2+C6H12O6{ displaystyle 6o_ {2} + c_ {6} h_ {12} o_ {6}}6o_ {2} + c_ {6} h _ {{12}} o_ {6} → 6CO2+6H2O{ displaystyle 6co_ {2} + 6h_ {2} o}6CO_ {2} + 6h_ {2} o. Existem 6 moléculas do seu produto desejado, dióxido de carbono (CO2{ displaystyle co_ {2}}CO_ {2}). Há 1 molécula do seu reagente limitante, glicose (C6H12O6{ displaystyle c_ {6} h_ {12} o_ {6}}C_ {6} h _ {{12}} o_ {6}).
  • A proporção de dióxido de carbono para glicose é 6/1 = 6. Em outras palavras, esta reação pode produzir 6 moléculas de dióxido de carbono de 1 molécula de glicose.
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    4. Multiplique a proporção pela quantidade do reagente em moles. A resposta é o rendimento teórico do produto desejado em moles.
  • Você começou com 0.139 moles de glicose e a proporção de dióxido de carbono para glicose é 6. O rendimento teórico de dióxido de carbono é (0.139 moles glicose) x (6 moles dióxido de carbono / glicose mole) = 0.834 moles dióxido de carbono.
  • Calcular por cento rendimento em Química Passo 11
    5. Converta o resultado para gramas. Multiplique sua resposta em moles pelo massa molar desse composto para encontrar o rendimento teórico em gramas. Esta é uma unidade mais conveniente para usar na maioria dos experimentos.
  • Por exemplo, a massa molar de CO2 é cerca de 44 g / mol. (Massa molar de carbono é ~ 12 g / mol e oxigênio é ~ 16 g / mol, então o total é de 12 + 16 + 16 = 44.)
  • Multiplique 0.834 Moles Co2 x 44 g / mol CO2 = ~ 36.7 gramas. O rendimento teórico do experimento é 36.7 gramas de CO2.
    • Parte 3 de 3:
    Calcular o rendimento por cento
    1. Imagem intitulada Calcular por cento rendimento em Química Passo 12
    1. Entenda a rendimento percentual. O rendimento teórico que você calculou assumia que tudo foi perfeitamente. Em um experimento real, isso nunca acontece: Contaminantes e outros problemas imprevisíveis significam que alguns de seus reagentes não conseguirão converter no produto. É por isso que os químicos usam 3 conceitos diferentes para se referir ao rendimento:
    • O rendimento teórico é a quantidade máxima de produto que o experimento pode fazer.
    • O rendimento real é o valor real que você criou, medido diretamente em uma escala.
    • O rendimento percentual = UMACTvocêumaeuYeuEeuDTHEORETeuCumaeuYeuEeuD*100%{ displaystyle { frac {actualyield} {teoricalyield}} * 100 %}{ frac {actualyield} {teóricoield}} * 100 %. Um rendimento percentual de 50%, por exemplo, significa que você acabou com 50% do máximo teórico.
  • Imagem intitulada Calcular por cento rendimento em Química Passo 13
    2. Anote o rendimento real do experimento. Se você realizou o experimento, colete o produto purificado da sua reação e pese-o em um equilíbrio para calcular sua massa. Se você estiver trabalhando em um problema de lição de casa ou das anotações de outra pessoa, o rendimento real deve ser listado.
  • Digamos que nossa reação real produza 29 gramas de CO2.
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    3. Divida o rendimento real pelo rendimento teórico. Certifique-se de usar as mesmas unidades para ambos os valores (tipicamente gramas). Sua resposta será uma proporção de unidade.
  • O rendimento real foi de 29 gramas, enquanto o rendimento teórico foi de 36.7 gramas. 29G36.7G=0.79{ displaystyle { frac {29g} {36.7g}} = 0.79}{ frac {29g} {36.7g}} = 0,79.
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    4. Multiplique por 100 para converter para uma porcentagem. A resposta é o rendimento percentual.
  • 0.79 x 100 = 79, então o rendimento percentual do experimento é de 79%. Você criou 79% da quantidade máxima possível de CO2.

    • Pontas

    Alguns alunos confundem por cento de rendimento (quanto você obteve fora do valor total possível) com Erro de por cento (Quão longe de um resultado experimental é do resultado esperado). A fórmula de rendimento por por cento correta é UMACTvocêumaeuYeuEeuDTHEORETeuCumaeuYeuEeuDX100{ displaystyle { frac {actualyield} {teoricalyield}} x100}{ frac {actualyield} {teoricalyield}} x100. Se você estiver subtraindo os 2 rendimentos, você está usando a fórmula de erro percentual.
  • Se você receber resultados descontroladamente diferentes, verifique suas unidades. Se o seu rendimento real for diferente do seu rendimento teórico por uma ordem de magnitude ou mais, você provavelmente usou as unidades erradas em algum momento em seus cálculos. Repita os cálculos e acompanhe suas unidades a cada passo do caminho.
  • Se o seu rendimento por cento for maior que 100% (e você tem certeza de que sua matemática está certa), outras substâncias contaminaram seu produto. Purificar o produto (como por secagem ou filtragem) e pesa novamente.

    • Vídeo

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