Um estudante, no laboratório de química orgânica da UFRGS, pretende preparar brometo de etila (
) reagindo álcool etílico (
) com tribrometo de fósforo
de acordo com a seguinte equação:
Seu professor o orientou para que usasse
de álcool etílico (etanol) com
de
.
a) Qual é o reagente limitante?
b) Qual é o rendimento teórico de
?
c) Se ele obteve
, qual foi o seu rendimento?
a) Qual é o reagente limitante?
b) Qual é o rendimento teórico de
c) Se ele obteve
Passo 1
Vou listar claramente o que o enunciado dá e o que pede, sem resolver ainda.
-
Reagentes fornecidos (peguei estes valores do enunciado):
- massa de álcool etílico (etanol):
. - massa de tribrometo de fósforo:
.
- massa de álcool etílico (etanol):
-
Reação (a forma quimicamente balanceada que se usa para esta transformação é):
- O enunciado pede:
(a) identificar o reagente limitante;
(b) calcular o rendimento teórico de(massa teórica produzida);
(c) calcular o rendimento percentual se a massa obtida experimentalmente foi.
Passo 2
Conceitos e fórmulas que vamos usar (aula rápida e prática):
- Para passar de massa para número de mols usa-se a relação
onde
é o número de mols,
é a massa em gramas e
é a massa molar (g/mol).
- A massa molar de uma molécula é a soma das massas atômicas dos seus átomos. Vou usar os valores aproximados típicos:
, , , , .
Calcular as massas molares necessárias:
- etanol
: há 2 carbonos, 6 hidrogênios e 1 oxigênio, então
- tribrometo de fósforo
:
- produto brometo de etila
: 2 carbonos, 5 hidrogênios e 1 bromo,
Passo 3
Calcular os mols de cada reagente disponível usando
.
- etanol:
-
:
(Arredondei os valores a 4 algarismos significativos para manter consistência nas contas.)
Passo 4
Determinar o reagente limitante usando a estequiometria da reação balanceada.
- A reação balanceada requer
mols de etanol para cada mol de :
Método 1 (calcular quanto de
seria necessário para consumir todo o etanol disponível):
Comparando com o que há
, vê‑se que falta
(ou seja, há menos
do que o necessário). Portanto
é o reagente limitante.
Método 2 (checar o reverso): quantidade de etanol necessária para consumir todo o
disponível:
como
, sobra etanol. Confirma que
é limitante e etanol está em excesso.
Passo 5
Calcular o rendimento teórico (massa de
que poderia ser produzida se todo o reagente limitante reagisse).
- Relação estequiométrica entre
e : gera . Então:
- Converter para massa usando
:
(Arredondei o resultado final para três dígitos significativos compatíveis com os dados iniciais.)
Passo 6
Calcular o rendimento percentual dado que a massa realmente obtida foi
.
- Fórmula do rendimento percentual:
- Aplicando os números:
Passo 7
Resumo rápido e dica prática: o reagente que limita a formação do produto foi
porque há menos mols dele do que o necessário para consumir todo o etanol; a massa máxima teórica de brometo de etila é
e o rendimento experimental obtido (com
coletados) foi
. Não se desanime — rendimentos baixos são comuns em sínteses de bancada; identificar perdas (lavagem, separação, reações secundárias) ajuda a melhorar o processo.