O nitrito de magnésio se forma em uma reação lateral quando o magnésio metálico se queima no ar. Essa reação pode também ser realizada em nitrogênio puro.
Se
de
são formados da reação de
de magnésio com excesso de nitrogênio, qual é o rendimento percentual?
Passo 1
O enunciado dá a equação balanceada
e fornece as seguintes informações:
- massa de magnésio inicial:
; - o nitrogênio está em excesso (logo o magnésio é o reagente limitante);
- massa de
obtida experimentalmente (massa real): .
A pergunta é: qual é o rendimento percentual (percentual de rendimento) da reação?
Passo 2
Plano de solução (passo a passo que vamos executar):
- Calcular a massa molar (massa molar = massa de 1 mol) de
. - Converter a massa de magnésio dada em número de mols.
- Usar a estequiometria da reação (relação molar entre
e ) para achar o número de mols de que pode ser formado (rendimento teórico em mols). - Converter esse número de mols em massa (rendimento teórico em gramas).
- Calcular o rendimento percentual usando a massa real e a massa teórica.
Antes de calcular, uma pequena explicação didática sobre conceitos:
- Molaridade/mol: o “mol” é a unidade que conta partículas (átomos/moléculas). A massa molar de um elemento é o número de gramas correspondente a 1 mol desse elemento (por exemplo, 1 mol de Mg tem aproximadamente
). - Para compostos, a massa molar é a soma das massas molares dos átomos constituintes multiplicadas pelo número de cada átomo na fórmula.
- A estequiometria usa a proporção de mols indicada pela equação balanceada para converter mols de reagente em mols de produto.
Passo 3
Calcular a massa molar de
.
Usamos massas atômicas aproximadas (extraídas de uma tabela periódica comum):
- massa atômica do magnésio:
, - massa atômica do nitrogênio:
.
A massa molar do composto é
Calculando:
Passo 4
Converter a massa de magnésio fornecida em número de mols.
Fórmula usada:
onde
é o número de mols,
a massa em gramas e
a massa molar em
.
Aplicando a
:
(Guardei mais casas decimais durante os cálculos para reduzir erros de arredondamento; só arredondarei no final.)
Passo 5
Usar a estequiometria para achar o número de mols de
que pode ser formado.
Da equação balanceada vemos que
mols de
produzem
mol de
. Logo:
Passo 6
Converter os mols de
em massa teórica (rendimento teórico).
Usamos
:
Arredondando de acordo com os dados (três algarismos significativos), o rendimento teórico é
.
Passo 7
Calcular o rendimento percentual.
Fórmula do rendimento percentual:
Substituindo
e
(ou
):
Interpretação rápida e incentivo: isso significa que, das possíveis
de
que poderiam ter sido formados a partir de
de Mg, apenas
foram obtidos — um rendimento de cerca de dois terços. Tá indo bem — muita questão de química dá rendimentos menores por perdas experimentais!