¿Cuál es el Rendimiento Teórico de una Reacción?

Antes de realizar reacciones químicas, es útil saber cuánto producto se producirá con cantidades dadas de reactivos. Esto se conoce como el rendimiento teórico. Esta es una estrategia para usar al calcular el rendimiento teórico de una reacción química. Se puede aplicar la misma estrategia para determinar la cantidad de cada reactivo necesaria para producir una cantidad deseada de producto.

Índice temático
  1. Cálculo Teórico de La Muestra de Rendimiento
  2. Calcular el Reactivo Necesario para Hacer una Cantidad Fija de Producto
  3. Revisión Rápida del Rendimiento Teórico
  4. Fuentes

Cálculo Teórico de La Muestra de Rendimiento

se queman 10 gramos de gas hidrógeno en presencia de gas oxígeno en exceso para producir agua. ¿Cuánta agua se produce?

La reacción en la que el gas hidrógeno se combina con el gas oxígeno para producir agua es:

H2(g) + O2(g) → H2O (l)

Paso 1: Asegúrese de que sus ecuaciones químicas sean ecuaciones equilibradas.

La ecuación anterior no está equilibrada. Después de equilibrar, la ecuación se convierte en:

2 Horas2(g) + O2(g) → 2 H2O (l)

Etapa 2: Determinar las relaciones molares entre los reactivos y el producto.

Este valor es el puente entre el reactivo y el producto.

La relación molar es la relación estequiométrica entre la cantidad de un compuesto y la cantidad de otro compuesto en una reacción. Para esta reacción, por cada dos moles de gas hidrógeno usado, se producen dos moles de agua. La relación molar entre H2 y H2O es 1 mol H2/1 mol H2O.

Etapa 3: Calcular el rendimiento teórico de la reacción.

Ahora hay suficiente información para determinar el rendimiento teórico. Usa la estrategia:

  1. Usar masa molar de reactivo para convertir gramos de reactivo en moles de reactivo
  2. Utilice la relación molar entre reactivo y producto para convertir moles de reactivo en moles de producto
  3. Utilice la masa molar del producto para convertir moles de producto en gramos de producto.

En forma de ecuación:

gramos de producto = gramos de reactivo x (1 mol de reactivo / masa molar de reactivo) x (relación molar producto / reactivo) x (masa molar de producto / 1 mol de producto)

El rendimiento teórico de la reacción de los inventores se calcula usando:

  • masa molar de H2 gas = 2 gramos
  • masa molar de H2O = 18 gramos

gramos H2O = gramos H2 x (1 mol H2/2 gramos H2) x (1 mol H2O / 1 mol H2) x (18 gramos H2O / 1 mol H2O)

Teníamos 10 gramos de H2 gas, entonces:

gramos H2O = 10 g H2 x (1 mol H2/2 g H2) x (1 mol H2O / 1 mol H2) x (18 g H2O / 1 mol H2O)

Todas las unidades excepto gramos H2O cancelar, dejando:

gramos H2O = (10 x 1/2 x 1 x 18) gramos de H2O

gramos H2O = 90 gramos H2O

Diez gramos de gas hidrógeno con exceso de oxígeno producirán teóricamente 90 gramos de agua.

Calcular el Reactivo Necesario para Hacer una Cantidad Fija de Producto

Esta estrategia puede modificarse ligeramente para calcular la cantidad de reactivos necesarios para producir una cantidad fija de producto. Cambiemos ligeramente nuestro ejemplo: ¿Cuántos gramos de gas hidrógeno y gas oxígeno se necesitan para producir 90 gramos de agua?

Sabemos la cantidad de hidrógeno que necesita el primer ejemplo, pero para hacer el cálculo:

gramos de reactivo = gramos de producto x (1 mol de producto / masa molar de producto) x (relación molar de reactivo / producto) x (gramos de reactivo / masa molar de reactivo)

Para gas hidrógeno:

gramos H2 = 90 gramos H2O x (1 mol H2O / 18 g) x (1 mol H2/1 mol H2O) x (2 g H2/1 mol H2)

gramos H2 = (90 x 1/18 x 1 x 2) gramos H2 gramos H2 = 10 gramos H2

Esto concuerda con el primer ejemplo. Para determinar la cantidad de oxígeno necesaria, se necesita la relación molar de oxígeno a agua. Por cada mol de gas oxígeno utilizado, se producen 2 moles de agua. La relación molar entre oxígeno gaseoso y agua es 1 mol de O2/2 mol H2O.

La ecuación para gramos O2 se convierte en:

gramos O2 = 90 gramos H2O x (1 mol H2O/18 g) x (1 mol de O2/2 mol H2O) x (32 g de O2/1 mol H2)

gramos O2 = (90 x 1/18 x 1/2 x 32) gramos O2

gramos O2 = 80 gramos de O2

Para producir 90 gramos de agua, se necesitan 10 gramos de gas hidrógeno y 80 gramos de gas oxígeno.

Los cálculos de rendimiento teórico son sencillos siempre que tenga ecuaciones equilibradas para encontrar las relaciones molares necesarias para unir los reactivos y el producto.

Revisión Rápida del Rendimiento Teórico

  • Equilibra tus ecuaciones.
  • Halla la relación molar entre el reactivo y el producto.
  • Calcule usando la siguiente estrategia: Convierta gramos en moles, use la relación molar para unir productos y reactivos, y luego convierta los moles nuevamente en gramos. En otras palabras, trabaja con lunares y luego conviértelos en gramos. No trabaje con gramos y asuma que obtendrá la respuesta correcta.

Para más ejemplos, examine el problema teórico de rendimiento trabajado y los problemas de ejemplo de reacción química en solución acuosa.

Fuentes

  • Petrucci, RH, Harwood, W. S. y Herring, F. G. (2002) Química General, 8a Edición. Prentice Hall. ISBN 0130143294.
  • Vogel, A. I.; Tatchell, A. R.; Furnis, B. S.; Hannaford, A. J.; Smith, P. W. G. (1996) Libro de Texto de Vogel de Química Orgánica Práctica (5ª ed.). Pearson. ISBN 978-0582462366.
  • Whitten, K. W., Gailey, K. D. y Davis, R. E. (1992) Química General, 4ta Edición. Saunders College Publishing. ISBN 0030723736.

Analista de Laboratorio

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