Rendimento nas Reações da Estequiometria

A estequiometria é a parte da Química que estuda as formas métricas das equações entre reagentes e produtos. Algumas equações simplesmente não estão corretas se não estiverem balanceadas de tal forma que todo o reagente esteja presente no produto da reação. Para saber a quantidade de cada elemento dentro de uma reação química, é preciso saber a quantidade de mols de cada um; a massa envolvida na reação e o número de átomos de cada elemento presente na equação.

Desta forma, a estequiometria basicamente prova que não se cria matéria, já que tudo que entrou como reagente deve sair como produto, mesmo que combinado e de outra forma. No entanto, há algumas propriedades que devem ser estudadas dentro da estequiometria. As três situações são a pureza dos elementos, o rendimento das reações e o excesso formado numa reação qualquer. Tudo isso dependerá da quantidade de reagente que é empregada durante a reação.

As quantidades ideais de reagentes

Cada reação química envolve vários elementos em suas formas mais distintas. Uma reação que forma a água, por exemplo, envolve os elementos Hidrogênio e Oxigênio. No entanto, sabemos que a fórmula química da água é H2O e a reação envolve o Hidrogênio e o gás Oxigênio, que possui fórmula O2. A reação da água balanceada ficaria assim:

– 2 H2 + O2 -> 2 H2O

No entanto, para saber a quantidade exata de cada elemento para se produzir um rendimento completo, vários cálculos devem ser feitos. Assim, é possível saber quantas gramas de Hidrogênio e quantas gramas devem ser usadas de Oxigênio. Tais cálculos levam em consideração a massa molar de cada elemento, a quantidade de elétrons na última camada (camada de valência), entre outras coisas.

A verdade é que na natureza as reações dificilmente acontecem nas medidas ideais dos elementos e o que acontece é que, em muitos casos, as condições onde as reações acontecem impedem que haja um completo rendimento dos elementos no fim da reação. Quando uma quantidade de reagente não produzir a quantidade de produto esperada, então diz-se que o rendimento da reação não foi 100%.

O rendimento das reações

Vários fatores podem contribuir para que uma reação química não renda o esperado. Reações adversas, equipamentos com defeito ou mal regulados, falta de preparo de quem está conduzindo a reação e até má qualidade dos elementos e dos reagentes podem fazer com que a reação não renda o esperado.

É possível saber quanto uma reação específica renderá balanceando-a e obtendo o resultado dela como se tivesse rendido 100%. Em seguida, basta utilizar regra de três para descobrir quanto de produto foi obtido com um rendimento de, por exemplo, 80%.

Como exemplo é possível verificar este exemplo:

– Com 480 gramas do minério hematita e com rendimento de 80 % na reação, quanto Ferro é possível obter? A reação de obtenção de Ferro a partir da hematita é a seguinte:

1Fe2O3 + 3C -> 2Fe + 3CO

Esta equação já está balanceada de acordo com as regras da estequiometria. No entanto, a quantidade de hematita que você possui está expressa em gramas. E sabe-se que a massa molar do minério hematita é de 160 gramas por mol (g/mol) e a massa molar do Ferro é de 56 g/mol.

Por meio de contas simples envolvendo regra de três é possível descrever que a quantidade correta de Ferro obtida por meio desta reação entre 480 gramas de hematita e o Carbono é de 336 gramas se o rendimento da reação fosse de 100%. No entanto, a situação é de que o rendimento de tal reação foi de 80%. Para descobrir quanto Ferro foi obtido, basta fazer a regra de três:

– Se com rendimento de 100% eu teria 336 gramas de Ferro, quantas gramas de Ferro eu tenho com 80% de rendimento?

336 – 100
X – 80

Fazendo a multiplicação cruzada, como deve ser feito na regra de três, obtém-se o resultado de 268,8 gramas. Ou seja, no caso de existir rendimento de 80% na reação de hematita com Carbono serão obtidas 268,8 gramas de Ferro.

Possibilidade de não haver rendimento de 100%

Qualquer reação química pode não render 100%. A possibilidade de alguma daquelas variáveis que podem fazer com que o rendimento seja menor é muito grande na natureza. Em reações automáticas, que não dependem do homem para serem realizadas (como as reações que ocorrem dentro do corpo humano, por exemplo) a probabilidade de não haver rendimento completo é grande, já que há várias outras variáveis influenciando na reação.

Já nos laboratórios, isso pode não acontecer com tanta facilidade, desde que haja preparação dos operadores, acondicionamento correto dos elementos e manutenções programadas nos equipamentos utilizados. Em laboratórios renomados e que possuem recursos para tudo isso, as reações ocorrem normalmente e o rendimento fica muito próximo do completo em todas as reações. Em outros não tão abastados, o rendimento das reações pode ficar bem abaixo do esperado.