Antes de realizar reacciones químicas, es útil saber cuánto producto se producirá con cantidades dadas de reactivos. Esto se conoce como rendimiento teórico . Esta es una estrategia a utilizar cuando se calcula el rendimiento teórico de una reacción química. Se puede aplicar la misma estrategia para determinar la cantidad de cada reactivo necesaria para producir la cantidad deseada de producto.
cálculo de muestra de rendimiento teórico
Se queman 10 gramos de gas hidrógeno en presencia de exceso de gas oxígeno para producir agua. ¿Cuánta agua se produce?
La reacción donde el gas hidrógeno se combina con el gas oxígeno para producir agua es:
h 2 (g) + o 2 (g) → h 2 o (l)
Paso 1: asegúrate de que tus ecuaciones químicas sean ecuaciones equilibradas.
La ecuación anterior no está equilibrada. Después del equilibrio , la ecuación se convierte en:
2 h 2 (g) + o 2 (g) → 2 h 2 o (l)
Paso 2: determinar las proporciones 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 de hidrógeno utilizado, se producen dos moles de agua. la relación molar entre h 2 y h 2 o es 1 mol h 2 /1 mol h 2 o.
Paso 3: calcular el rendimiento teórico de la reacción.
ahora hay suficiente información para determinar el rendimiento teórico . usa la estrategia:
- usar masa molar de reactivo para convertir gramos de reactivo a moles de reactivo
- use la relación molar entre reactivo y producto para convertir moles de reactivo en moles de producto
- use 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 de producto / reactivo) x (masa molar de producto / 1 producto de mol)
El rendimiento teórico de nuestra reacción se calcula utilizando:
- masa molar de gas h 2 = 2 gramos
- masa molar de h 2 o = 18 gramos
gramos h 2 o = gramos h 2 x (1 mol de H 2 /2 gramos h 2 ) x (1 mol h 2 o / 1 mol h 2 ) x (18 gramos h 2 o / 1 mol de H 2 O)
tuvimos 10 gramos de h 2 de gas, por lo que:
gramos h 2 o = 10 gh 2 x (1 mol de H 2 /2 gh 2 ) x (1 mol h 2 o / 1 mol h 2 ) x (18 gh 2 o / 1 mol h 2 o)
todas las unidades excepto gramos h 2 o cancelar, dejando
gramos h 2 o = (10 x 1/2 x 1 x 18) gramos h 2 o
gramos h 2 o = 90 gramos h 2 o
diez gramos de gas hidrógeno con exceso de oxígeno producirán teóricamente 90 gramos de agua.
calcular el reactivo necesario para obtener la cantidad de producto
Esta estrategia puede modificarse ligeramente para calcular la cantidad de reactivos necesarios para producir una cantidad establecida 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 (producto 1 mol / producto de masa molar) x (relación molar de reactivo / producto) x (gramos de reactivo / reactivo de masa molar)
para gas hidrógeno:
gramos h 2 = 90 gramos h 2 o x (1 mol de H 2 O / 18 g) x (1 mol h 2 /1 mol h 2 o) x (2 gh 2 /1 mol h 2 )
gramos h 2 = (90 x 1/18 x 1 x 2) gramos h 2 gramos h 2 = 10 gramos h 2
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 oxígeno gas utilizado, se producen 2 moles de agua. la relación molar entre el gas oxígeno y el agua es de 1 mol o 2 /2 mol h 2 o.
la ecuación para gramos o 2 se convierte en:
gramos o 2 = 90 gramos h 2 o x (1 mol de H 2 O / 18 g) x (1 mol o 2 /2 mol h 2 o) x (32 ir 2 /1 mol h 2 )
gramos o 2 = (90 x 1/18 x 1/2 x 32) gramos o 2
gramos o 2 = 80 gramos o 2
Para producir 90 gramos de agua, se necesitan 10 gramos de gas hidrógeno y 80 gramos de gas oxígeno.
Los cálculos teóricos de rendimiento son sencillos siempre que tenga ecuaciones equilibradas para encontrar las relaciones molares necesarias para unir los reactivos y el producto.
revisión teórica del rendimiento rápido
- equilibra tus ecuaciones.
- encuentre la relación molar entre el reactivo y el producto.
- calcule usando la siguiente estrategia: convierta gramos a moles, use la relación molar para unir productos y reactivos, y luego convierta los moles nuevamente a gramos. en otras palabras, trabaje con lunares y luego conviértalos a gramos. no trabaje con gramos y suponga 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, ws y arenque, fg (2002) química general , octava edición. Prentice Hall. isbn 0130143294.
- vogel, ai; tatchell, ar; furnis, bs; Hannaford, Aj; smith, pwg (1996) libro de texto de vogel de química orgánica práctica (5ª ed.). Pearson isbn 978-0582462366.
- whitten, kw, gailey, kd y davis, re (1992) química general , cuarta edición. Saunders College Publishing. isbn 0030723736.