Come calcolare la resa di una reazione chimica

Come si calcola la resa teorica, effettiva e percentuale di una reazione chimica. Esercizi svolti e spiegati sulla resa di reazione

Come calcolare la resa di una reazione chimica
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Introduzione

Come calcolare la resa di una reazione chimica
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In una reazione chimica può capitare che i reagenti siano presenti in una percentuale non sufficiente per creare i prodotti. È quindi necessario scoprire quale sia il reagente limitante, così da poter calcolare la resa totale della reazione.

La resa in percentuale di una reazione chimica misura l'efficienza della reazione stessa. Essa indica il rapporto tra il rendimento effettivo e la resa teorica.

Il prodotto di una reazione viene calcolato in base alla quantità di partenza del reagente limitante. Entriamo nello specifico e vediamo come calcolare la resa di una reazione chimica.

Il calcolo della resa teorica

La resa teorica di una reazione si calcola in base al reagente limitante. Questo permette ai ricercatori di determinare quanto prodotto può effettivamente formarsi sulla base dei reagenti presenti all'inizio della reazione.

Il rendimento effettivo non sarà mai al 100% a causa delle limitazioni. Se i reattivi sono presenti in rapporti stechiometrici perfetti, il calcolo della resa è molto semplice.

Pensate di avere la seguente situazione: 2 NaOH + Ca (OH)₂ + 2 Cl₂ = Ca (OCl)₂ + 2 NaCl + 2 H₂O.

Dovete misurare i grammi di ipoclorito che si formano a partire da 1067 g di idrossido di calcio.

Le moli di Ca (OH)₂ sono le seguenti: n = g/PM = 1067 g / 74,09 g/mol = 14,40 mol.

Secondo l'equazione bilanciata “mol Ca (OCl)₂ = 14,40 mol Ca (OH)₂ * (1 mol Ca (OCl)₂ / 1 mol Ca (OH)₂) = 14,40 mol”, la resa si ottiene dalla formula "g = mol * PM = 14,40 mol * 142,98 g/mol = 2059 g di Ca (OCl)₂".

Ecco determinata la resa della reazione.

L'analisi delle concentrazioni dei reattivi

Se i reattivi non sono presenti in rapporti stechiometrici perfetti, dovrete esaminarne le concentrazioni. Solo successivamente potrete quantificare la resa.

In questo modo potrete individuare il reagente limitante e, da questo, calcolare la concentrazione di prodotti che si verrà a creare.

Considerate la seguente situazione: 2 SO₂ + O₂ + 2 H₂O = 2 H₂SO₄.

Mescolate 400 g di SO₂, 175 g di O₂ e 125 g di H₂O.

Per ottenere il reagente limitante dovete per prima cosa trovare le moli di ciascun reattivo:

  • n SO₂ = g/PM = 400 g / 64,06 g/mol = 6,24 mol;
  • n O₂ = 175 g / 32 g/mol = 5,47 mol;
  • n H₂O = 125 g / 18,02 g/mol = 6,94 mol.

Il calcolo della resa attuale della reazione

A questo punto non vi resta che trovare la resa del prodotto:

  • mol H₂SO₄ = 6,24 mol;
  • g H₂SO₄ = mol * PM = 6,24 mol * 98,07 g/mol = 612 g.

Ricordate che il risultato ottenuto rappresenta la resa teorica della reazione, e non quella reale. Infatti, non sempre la quantità di prodotto ipotizzata corrisponde a quella realmente ottenuta.

Il motivo deriva da diverse cause che vanno dalla presenza di reagenti competitori ad una qualsiasi interruzione, in grado di bloccare il processo prima del suo completamento.

Supponete di sapere che la resa percentuale sia del 70%:

  • resa percentuale = (resa attuale (reale) / resa teorica) * 100;
  • resa attuale = (70 * 612 g) / 100 = 428,4 g.

Ecco quindi ottenuta anche la resa attuale.

Consigli

Nel caso in cui non foste particolarmente pratici in ambito chimico, affiancatevi un buon libro di chimica in fase di studio o rivolgetevi ad un professore specializzato nella materia in questione.

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