Relatório - Estequiometria e Rendimento da Reação PDF

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Relatório de aula Prática...

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Centro Federal de Educação Tecnológica de Minas Gerais Unidade Contagem Laboratório de Físico-Química

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Estequiometria e Rendimento de reação

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Contagem, 12 de abril de 2017. Introdução A estequiometria se baseia nas leis de proporção e conservação de massas nas reações entre os elementos. De acordo com o princípio de Proust e Lavoisier, se é inferido que a quantia de cada elemento deve ser a mesma em antes, durante e após a reação. Através da equação de formação balanceada, nós podemos obter a razão estequiométrica entre os regentes, esta informação nos dirá a proporção de um reagente que irá reagir com o outro. Quando um reagente está em maior quantidade do que esta razão ele não reagirá, e dizemos que está em excesso. O reagente que se encontra em menor quantidade se denomina de reagente limitante, e será analisando ele que obteremos o valor da massa dos produtos. Como em uma reação química podem ocorrer alterações, nós determinamos o rendimento percentual utilizando os dados do rendimento experimental e teórico. O rendimento teórico seria a quantidade máxima de produtos que poderíamos obter para determinada reação; Já o rendimento experimental, é a quantidade de produto que obteremos a partir de uma reação realizada experimentalmente. O rendimento experimental, muitas vezes é bem menor do que o real, devido à perdas durante o processo de purificação do produto, aspectos termodinâmicos desfavoráveis e algumas podem não ocorrer até o fim. O rendimento experimental ser menor que o teórico significa que o rendimento da reação não corresponde a 100%, pois a massa total dos reagentes não foi totalmente transformada em produto. Este fenômeno pode ocorrer devido a vários fatores, tais como: 

Ocorrência de reações paralelas à desejada e, com isso, têm-se parte dos reagentes (ou de apenas um deles) consumida, formando produtos não desejados;



A reação pode não terminar sua conclusão por poder ser revertida e assim, parte do produto final é novamente transformada em reagentes;



Podem também ocorrer perdas de produto no momento da reação, seja por uso de um produto volátil ou impuro.

Em uma reação química, tem-se o objetivo de produzir a massa de produtos mais próxima do valor teórico, principalmente para as indústrias químicas. Para calcular o rendimento relativo basta-se utilizar uma simples fórmula que nos diz que: O rendimento relativo é o rendimento real dividido pelo teórico × 100. rendimentorelativo=

rendimentoreal ×100 rendimentorelativo

Determinamos que uma reação possui rendimento excelente quando encontramos o rendimento de 90%, muito bons acima dos 80%, bons acima do 70%, razoáveis abaixo dos 50% e baixos abaixo dos 40%. Quando encontramos rendimentos que aparentam estar acima de 100% podem acontecer se o produto se encontrar impuro, ou quando ocorre a volatilização dos seus reagentes.

Objetivos 

Determinar a quantidade de CO2 produzida na reação de carbonato de sódio e ácido clorídrico.

Materiais utilizados 

1 Vidro de Relógio;



1 proveta;



1 Béquer de 50 ml;



1 Bastão de Vidro;



Carbonato de sódio;



25 mL de ácido clorídrico 2 mol/l.

Metodologia 

Em um vidro relógio, medimos 1,2477 gramas de carbonato de cálcio;



Medimos a massa de um béquer seco de 50 mL;



Medimos 25 mL de ácido clorídrico em uma proveta;



Adicionamos 25mL de ácido clorídrico 2 mol/L no béquer medido;



Medimos a massa do béquer contendo o ácido clorídrico;



Adicionamos o carbonato de sódio ao béquer contendo o ácido e agitamos com um bastão de vidro;



Esperamos até que a reação se processe totalmente e que não seja liberado mais gás na reação;



Medimos a massa da mistura contida no béquer.

Resultados e Discussão 

Equação da reação:

Na2CO3 + 2HCl → 2NaCl + CO2 + H2O Adicionamos carbonato de sódio numa solução 2 mol/l de HCl e obtivemos como produto final Cloreto de sódio, dióxido de carbono e água. Para calcular a quantidade de CO2 produzido, nós analisamos a equação de formação e por estequiometria determinamos a quantidade de mols que estará no produto. 

Primeiro nós definimos qual o reagente limitante e o que está em excesso:

1. Calculando a quantidade de mols de HCl sabendo o volume e a concentração:

2. Calcular a quantidade de mols de Na2Co3 que têm na grama pesada:

3. Sabendo por meio da estequiometria que 1 mol de Na 2Co3 reage com 2 mols de HCl, temos que:

Então, concluímos que Na2Co3 é o reagente limitante. 4. Ao sabermos o reagente limitante, e a proporção estequiométrica, temos que 1 mol de Na2Co3 produza 1 mol de CO2, logo 0,0117 mol de Na2Co3 irá produzir

0,0117 mol de CO2. Sabendo a quantidade de mols de CO 2 produzidos, podemos definir o volume em L.

5. RENDIMENTO Para calcular o rendimento, nós comparamos o valor que seria obtido para 100% da reação de acordo com a estequiometria, com o valor obtido no experimento realizado em laboratório. Temos os seguintes dados: 

Massa do béquer: 32,2036g



Massa do béquer + HCl: 58,5431g



Massa da solução de Na2Co3 e HCl: 58,3163g



Massa de CO2 produzido: 0,2268g

Considerando 0,515 a massa de CO2 produzida na reação 100% de 0,0117mol de Na2CO3 com 0,0234 mol de HCl, temos a seguinte proporção:

DISCUSSÃO DOS RESULTAOS O experimento obteve 44% do rendimento da reação, o que significa que obtivemos menos da metade do produto esperado. Este resultado pode ser justificado por diversos fatores tais como impurezas nos reagentes, calibração da balança e incerteza das vidrarias. 

O erro absoluto seria: 0,515 - 0,2265 = 0,289g



O erro relativo seria: [0,2265 – 0,515 / 0,515] × 100 = 56%

Conclusão

Como sabemos que a maioria das reações não obtém o produto final esperado de acordo com os cálculos estequiométricos, podemos por meio de experimentos, determinar a quantidade real produzida a partir das determinadas massas dos reagentes utilizadas. Este método é aplicado nas indústrias para se estimar a quantidade do produto final que obteremos no processo.

Referências Bibliográficas RENDIMENTO DE UMA REAÇÃO. RENDIMENTO DE UMA REAÇÃO QUÍMICA BRASIL ESCOLA. Texto do livro: ("Rendimento de uma reação. Rendimento de uma reação química - Brasil Escola", 2017) Bibliografia: Rendimento de uma reação. Rendimento de uma reação química - Brasil Escola. Disponível em: . Acesso em: 9 abr. 2017. CARDOSO, Mayara. Molaridade. Disponível em: . Acesso em: 12 abr. 2017. Kotz, John C.; Treichel Jr., Paul M. Química Geral 1 e reações químicas. v. 1. São Paulo: Thomson Learning/Pioneira, 2005.RUSSEL, John B. Química Geral. São Paulo: Makron Books, 1994. 2v. ESTEQUIOMETRIA DE REAÇÕES QUÍMICAS – CÁLCULOS ESTEQUIOMÉTRICOS Texto do livro: ("ESTEQUIOMETRIA DE REAÇÕES QUÍMICAS – CÁLCULOS ESTEQUIOMÉTRICOS", 2017) Bibliografia: ESTEQUIOMETRIA DE REAÇÕES QUÍMICAS – CÁLCULOS ESTEQUIOMÉTRICOS. Disponível em: . Acesso em: 06 abr. 2017. RENDIMENTO QUÍMICO Texto do livro: ("Rendimento químico", 2017)Bibliografia: Rendimento químico. Disponível em: . Acesso em: 6 abr. 2017....