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Rendimento de uma reação

Química

O rendimento real de uma reação é a razão entre o produto realmente obtido e a quantidade que teoricamente seria obtida, de acordo com a equação química correspondente.
É muito importante conhecer a reação química na teoria para poder calcular qual será o seu rendimento na prática
É muito importante conhecer a reação química na teoria para poder calcular qual será o seu rendimento na prática
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Na maioria das reações químicas realizadas na prática em indústrias e em laboratórios, a quantidade de produto obtido é menor que a quantidade esperada teoricamente. Isso quer dizer que o rendimento da reação não é igual a 100%, pois a massa total dos reagentes não foi completamente convertida em produtos.

Isso pode acontecer devido a diversos fatores, veja os mais comuns:

  • Podem ocorrer reações paralelas à que desejamos e, com isso, uma parte de um ou de ambos os reagentes é consumida, formando produtos indesejáveis;
  • A reação pode ficar incompleta por ser reversível; assim, parte do produto formado é novamente convertida em reagentes;
  • Podem ocorrer perdas de produto durante a reação, como ao serem usadas aparelhagens de má qualidade ou por algum erro do operador.

Desse modo, é expressamente importante saber o rendimento real ou rendimento da reação que se pode esperar nas condições em que a reação for realizada. O rendimento da reação é uma porcentagem do teoricamente esperado. Para tal, precisamos seguir os três passos listados abaixo:

Passos para calcular o rendimento real de uma reação química

Observe alguns exemplos de como se realiza esse tipo de cálculo:

1º Exemplo: Reagiu-se completamente 2 g de gás hidrogênio (H2) com 16 g de gás oxigênio (O2), produzindo 14,4 g de água (H2O). Calcule o rendimento real dessa reação. (Dados: Massas molares: H2 = 2 g/mol; O2 = 32 g/mol; H2O = 18 g/mol).

1º Passo:

Temos que escrever a reação química balanceada para saber qual é o rendimento teórico dessa reação:

2 H2     +     1 O2     →    2 H2O
2 mol        1 mol           2 mol
    ↓             ↓                 ↓
2 . 2g        1 . 32g        2 . 18 g
  4 g             32 g               36 g

Teoricamente, 4 g de H2 reagiram com 32 g de O2, produzindo 36 g de H2O. Usando os valores dados no exercício, fazemos uma regra de três simples e descobrimos o rendimento teórico. Isso será feito no próximo passo.

2º Passo:

É importante verificar se algum dos reagentes é limitante da reação, porque se ele acabar, a reação irá parar, independentemente da quantidade em excesso que ainda tenha do outro reagente. Para sabermos disso, basta determinar a quantidade de produto que seria formada por cada um dos reagentes separadamente:

- Para o H2:                                                                        - Para o O2:
4 g de H2 ------ 36 g de HO                                         32 g de H2 ------ 36 g de HO
2 g de H2 ------ x                                                              16 g de H2 ------ x

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x = 2 g . 36 g = 18 g de água                                        x = 16 g . 36 g = 18 g de água
           4 g                                                                                             32 g

Como deu a mesma quantidade de água produzida para os dois, eles reagem proporcionalmente e não há reagente em excesso nem reagente limitante.

3º Passo:

Agora, basta relacionar o rendimento teórico (18 g de água) com o rendimento real obtido na reação, que foi dado no enunciado (14g de água):

Rendimento teórico --------- 100%
Rendimento real       --------- x
x = Rendimento real . 100%
           Rendimento teórico

18 g de água ----------- 100%
14,4 g de água -------- x
            x = 14,4 g . 100%
                          18g
             x = 80%

O rendimento dessa reação foi igual a 80%.

Mas, e se soubéssemos qual é o rendimento porcentual e quiséssemos descobrir a quantidade de massa do produto obtida na reação? O próximo exemplo trata disso:

2º Exemplo: Numa reação de produção da amônia (NH3), reagiram-se 360 g de gás hidrogênio (H2) e uma quantidade suficiente de gás nitrogênio (N2), gerando um rendimento de 20%. Qual foi a massa de amônia obtida? (Dados: Massas molares: H2 = 2 g/mol; N2 = 28 g/mol; NH3 = 17 g/mol).

1º Passo:

1 N2     +     3 H2     →    2 NH3
1 mol        3 mol           2 mol
    ↓             ↓                 ↓
1 . 28 g      3 . 2 g        2 . 17 g
  28 g             6 g             34 g

Vamos tomar como referência só o gás hidrogênio, cuja massa utilizada na reação foi dada no exercício:

2º Passo:

Visto que o enunciado disse que se usou “uma quantidade suficiente de gás nitrogênio (N2)”, já sabemos que não há reagente em excesso.

Vamos tomar como referência só o gás hidrogênio, cuja massa utilizada na reação foi dada no exercício:

6 g de H2 ------ 34 g de NH3                                        
360 g de H2 ------ x                                                        
x = 360 g . 34 g = 2040 g de NH3
           6 g              

3º Passo:

Rendimento teórico --------- 100%
                            x       --------- Rendimento porcentual
2040 g de NH3 ----------- 100%
x g de NH3        ----------- 20%
            x = 2040 g . 20%
                          100%
             x = 408 g de NH3

A reação de 360g de gás hidrogênio com um rendimento de 20% fornece 408 g de gás amônia.


Por Jennifer Fogaça
Graduada em Química

Gostaria de fazer a referência deste texto em um trabalho escolar ou acadêmico? Veja:

FOGAçA, Jennifer Rocha Vargas. "Rendimento de uma reação"; Brasil Escola. Disponível em: https://brasilescola.uol.com.br/quimica/rendimento-uma-reacao.htm. Acesso em 19 de agosto de 2019.

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Lista de Exercícios
Questão 1

(Cesgranrio-RJ) Em um processo de obtenção de ferro a partir da hematita (Fe2O3(s)), considere a equação não balanceada:

Fe2O3(s) + C(s) → Fe(s) + CO(g)

Utilizando-se 4,8 t de minério e admitindo-se um rendimento de 80% na reação, a quantidade de ferro produzida será de:

a) 2688 kg

b) 3360 kg

c) 1344 t

d) 2688 t

e) 3360 t

Questão 2

(Unirio-RJ) Soluções de amônia são utilizadas com frequência em produtos de limpeza doméstica. A amônia pode ser preparada por inúmeras formas. Dentre elas:

CaO(s) + 2 NH4Cl(s) → 2NH3(g) + H2O(g) + CaCl2(s)

Partindo-se de 224 g de CaO(s), obtiveram-se 102 g de NH3. O rendimento percentual da reação foi de:

(Dadas as massas molares em g/mol: H = 1; N = 14; O = 16, Cl= 35,5; Ca = 40).

a) 100

b) 90

c) 80

d) 75

e) 70

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