Explicamos o que é um produto em química, o processo pelo qual um produto é obtido e como calcular o rendimento de uma reação.
O que é um produto em química?
Na química e em seus ramos, é conhecido como um produto das substâncias obtidas após a ocorrência de uma reação química .
Duas ou mais substâncias (simples ou compostas) intervêm em uma reação química , chamadas de reagentes ou reagentes , e que contribuem para a reação o material atômico ou molecular que será alterado ou modificado durante a reação.
Uma vez que as ligações químicas dos reagentes tenham sido modificadas , e uma certa quantidade de energia seja gerada ou consumida quando a reação ocorrer, teremos um ou mais produtos disponíveis.
Os produtos obtidos a partir de certos tipos de reagentes dependerão diretamente das condições em que ocorre a reação química e da natureza dos reagentes. Condições como temperatura ou presença de catalisadores (outras substâncias que afetam a velocidade da reação) são decisivas no tempo que leva para a reação ocorrer.
Porém, seja qual for a reação química considerada e as condições em que ela ocorre, a quantidade de matéria e energia deve ser conservada, ou seja, a quantidade de reagentes ( átomos , moléculas , íons ) que reagem deve ser igual à quantidade de produtos formados , e a energia envolvida no início da reação deve ser igual à energia envolvida no final da reação, seja esta energia consumida ou liberada em qualquer uma das etapas da reação.
É muito importante entender que durante uma reação química a quantidade de matéria e energia nos reagentes não é criada ou destruída para se tornarem produtos, apenas é transformada neles.
Veja também: Reação exotérmica
Rendimento de uma reação
Da mesma forma, as quantidades (reais) de produto formado nunca costumam ser idênticas às consideradas teoricamente , pois isso é influenciado por propriedades específicas como a pureza dos reagentes ou pelas reações secundárias que ocorrem, bem como pelas condições ambientais em que a reação é gerada, por exemplo, temperatura e umidade .
As quantidades reais de produto (aquelas obtidas na prática e não como resultado de um cálculo teórico) são inferiores às teóricas porque, devido às razões acima, o produto pode ser perdido nas etapas de purificação subsequentes à reação, em reações secundárias onde estas produtos intervêm ou evaporam se forem voláteis.
A quantidade máxima de produto que pode ser obtida durante uma reação química é chamada de rendimento teórico. Para calcular o rendimento teórico, é necessário conhecer o reagente limitante na reação (reagente que é usado primeiro durante a reação).
A quantidade de produto real obtida em uma reação química é chamada de rendimento percentual.
No exemplo a seguir veremos como calcular o rendimento teórico e o rendimento percentual de uma reação química, na qual o reagente limitante deverá ser identificado.
Suponha que temos a seguinte reação onde 2,80 g de alumínio reagem com 4,25 g de dicloro:
Existem diferentes métodos para identificar o reagente limitante e é importante esclarecer que o reagente limitante não é necessariamente o reagente com a maior massa no início da reação. Descreveremos dois desses métodos:
Método 1. Consiste em calcular o número de moles reais dos reagentes usando as massas reais e as massas molares ( M (Al) e M (Cl 2 ) neste caso) de cada reagente. Em seguida, é calculada a razão molar real (quociente entre quantidades de substâncias (moles)) entre os reagentes, ou seja, usando as massas iniciais. Esta razão molar real é então comparada à razão estequiométrica dos reagentes na equação balanceada (calculada usando os coeficientes estequiométricos).
Pode-se observar que a razão real é maior que a razão estequiométrica, então o alumínio (cujo número de moles está localizado no numerador do quociente) está em excesso e o dicloro é o reagente limitante.
Método 2. Neste método, usamos a definição de uma toupeira de reação. Uma mole de reação é obtida quando os coeficientes estequiométricos da equação química equilibrada ou ajustada reagem. Na reação que estamos analisando, 1 mol de reação é obtido quando 2 moles de alumínio reagem com 3 moles de dicloro para produzir 2 moles de AlCl 3 , o que pode ser representado nas seguintes equações:
Dessa forma, uma reação ocorre mais vezes quanto mais moles de reação ela tiver. O reagente com menor quantidade de moles de reação é o fator limitante, pois com este reagente a reação pode ocorrer menos vezes.
Usando os moles de reação e os moles de reagente, o reagente limitante pode ser identificado como segue:
De acordo com esse método, o Cl 2 também é o reagente limitante, pois gera menos moles de reação.
Uma vez que sabemos que o dicloro é o reagente limitante, podemos calcular o rendimento teórico como:
Em seguida, convertemos os moles do rendimento teórico em gramas, usando a massa molar de AlCl 3 ( M (AlCl 3 ) ) e, em seguida, calculamos o rendimento percentual:
Finalmente, a porcentagem ou rendimento real de uma reação química é calculada:
E para o exemplo que estamos analisando seria:
