Chapter 4: Chemical Quantities and Aqueous Reactions

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4.3:

Resa di reazione

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Reaction Yield

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In una reazione chimica, la resa teorica è la quantità di prodotto che si formerebbe con una conversione del cento percento del reagente limitante in prodotto. Considerate questo esempio:supponiamo che 80 chicchi di mais vengano riscaldati per fare dei popcorn. Supponendo che tutti i chicchi si espandano, la resa teorica sarà di 80 pezzi di popcorn.Tuttavia, se scoppiano solo 50 chicchi, la resa effettiva è di soli 50 pezzi. La resa effettiva è quindi la quantità di prodotto che si forma. Il rapporto fra la resa effettiva e la resa teorica moltiplicata per cento é la resa percentuale, che, in questo caso, è del 62, 5 percento.Per molte reazioni chimiche la resa teorica, si basa sulla stechiometria, ed è maggiore della resa effettivamente ottenuta. Di solito, una parte dei reagenti viene persa a causa delle reazioni collaterali, una parte del prodotto viene persa in reazioni reversibili o il prodotto è difficile da raccogliere senza alcuna perdita. Considerate la combustione del magnesio.Quando un pezzo di magnesio metallico viene acceso, reagisce con l’ossigeno nell’aria per formare ossido di magnesio. La reazione chimica coinvolge 2 moli di magnesio e una mole di ossigeno per formare 2 moli di ossido di magnesio. Supponendo 63, 4 grammi di magnesio e 50, 7 grammi di ossigeno, quanto ossido di magnesio potrebbe essere prodotto?Per calcolare la resa teorica, in primo luogo, la massa di ciascun reagente viene convertita, utilizzando le masse molari, nelle quantità corrispondenti in moli. Quindi, utilizzando i rapporti molari, il numero di moli dei reagenti, magnesio e ossigeno, viene convertito in moli del prodotto, ossido di magnesio. Poiché il magnesio produce la quantità minima di prodotto, è il reagente limitante e la resa teorica è di 2, 6 moli.In termini di massa, la resa teorica è di 105 grammi. Una volta completata la reazione, la resa effettiva del prodotto è di 80, 0 grammi. Pertanto, la resa percentuale della produzione di ossido di magnesio è del 76, 2 percento.

4.3:

Resa di reazione

La resa teorica di una reazione è la quantità di prodotto che si stima si formi in base alla stechiometria dell’equazione chimica bilanciata. La resa teorica presuppone la conversione completa del reagente limitante nel prodotto desiderato. La quantità di prodotto ottenuta eseguendo la reazione è chiamata resa effettiva, e può essere minore o (molto raramente) uguale alla resa teorica.

Resa percentuale

Nel caso di reazioni chimiche, la resa effettiva del prodotto è spesso inferiore alla resa teorica prevista in base alla stechiometria della reazione. Quando le reazioni vengono eseguite in una data serie di condizioni, si prevede un’inevitabile perdita di massa a causa di diversi motivi. Alcune reazioni sono naturalmente inefficienti, generando altri prodotti indesiderati attraverso reazioni collaterali. Altri sono incompleti a causa della loro natura reversibile, accompagnati da uno stato di equilibrio tra i reagenti e i prodotti. A volte la perdita di massa del prodotto è dovuta all’inadeguato recupero del prodotto desiderato dalla miscela di reazione durante le tecniche di purificazione come cristallizzazione, distillazione, filtrazione e cromatografia. Nei casi in cui si sperimenta una perdita di prodotto, la resa percentuale viene utilizzata per misurare la misura in cui viene raggiunta la resa teorica di una reazione.

Le rese effettive e teoriche possono essere espresse in masse o quantità molare (o qualsiasi altra proprietà appropriata, ad esempio volume, se il prodotto è un gas). Finché entrambi i rendimenti sono espressi utilizzando le stesse unità, queste unità verranno annullate quando viene calcolato il rendimento percentuale.

Calcolo del rendimento percentuale

Considera la combustione dell’ossido nitrico in biossido di azoto.

Alla fine della reazione, 180 grammi di biossido di azoto si ottengono da 150 grammi di ossido nitrico e un eccesso di ossigeno. Qual è il rendimento percentuale?

La resa effettiva della reazione è di 180 grammi. Sapendo che l’ossido nitrico è il reagente limitante, le talpe di resa teorica sono ottenute in base alla stechiometria di NO e NO₂. In primo luogo, la massa di NO viene convertita in talpe di NO. Quindi, viene applicato il rapporto stechiometrico di NO:NO₂ (1:1), il che suggerisce che 5 talpe di NO_{2 si} formeranno da 5 talpe di NO. In terzo luogo, le talpe di NO₂ vengono convertite in massa.

Nella fase finale, il rendimento percentuale viene calcolato in base al rapporto tra il rendimento effettivo e il rendimento teorico.

Questo testo è adattato da Openstax, Chemistry 2e, Section 4.4: Reaction Yields.

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Reaction Yield Theoretical Yield Limiting Reactant Actual Yield Percent Yield Stoichiometry Side Reactions Reversible Reactions Product Loss Burning Of Magnesium Magnesium Oxide Molar Masses Mole Ratios