Qual é o rendimento teórico?
O rendimento teórico de uma reação química é a quantidade obtida de um produto de uma reação na qual o reagente limitante foi completamente consumido. Enquanto os químicos aprendem a equilibrar equações químicas, na prática um reagente estará presente em quantidades menores que estequiométricas. O reagente limitará a quantidade de produto possível da reação. O método para calcular o rendimento teórico é simples. A aplicação desse cálculo em um ambiente do mundo real é mais útil, mas mais complexo.
Na primeira etapa do cálculo do rendimento teórico, a equação química balanceada é escrita e a razão de moles de cada reagente é examinada. A quantidade de cada reagente é determinada pesando reagentes, medindo concentrações ou usando soluções padrão. O reagente limitante é encontrado convertendo a quantidade de reagentes presentes em moles de cada reagente e determinando, com base nas razões da primeira etapa, qual reagente se esgotará antes que todos os outros reagentes sejam usados. A razão entre moles de produto e moles de reagente limitante da equação balanceada é multiplicada pelas moles de reagente limitante disponíveis para encontrar as moles de produto. Então, usando o peso molecular do produto, essa resposta é convertida em gramas de produto ou outra medida adequada.
No laboratório, os químicos começam com uma reação proposta. Os produtos da reação são previstos e confirmados por experimento. Uma equação química balanceada é escrita usando o conhecimento da reação. Dadas as concentrações iniciais de cada reagente, o reagente limitador é escolhido e o rendimento é calculado com base no fato de o reagente ser completamente convertido em produto. Em experimentos futuros ou análise de amostras, o rendimento real será comparado ao rendimento teórico e às causas de perda do produto determinadas.
Para calcular o rendimento teórico, é necessário conhecer os reagentes e produtos da reação. Isso pode ser mais complexo em ambientes industriais reais em comparação com as condições do laboratório. A reação, por exemplo, pode estar ocorrendo dentro de uma condição ácida ou básica, e pode haver corrosão dos tubos que liberam metais que podem atuar como catalisadores. Os cálculos de laboratório devem ser apoiados por amostras retiradas do processo de interesse.
Tipicamente, reações inorgânicas, particularmente aquelas que produzem um precipitado sólido ou um produto volátil, podem ser conduzidas sob condições que produzem reação completa do reagente limitante. Essas reações podem frequentemente render perto de 100% do teórico. As reações orgânicas geralmente produzem muito mais subprodutos devido a fluxos de reagentes menos puros e à multiplicidade de reações possíveis. Os processos industriais que envolvem reações orgânicas na indústria raramente produzem resultados próximos ao rendimento teórico. Esses processos geralmente requerem etapas subsequentes de separação e purificação.