Calcolatore per la Resa Teorica

Questo calcolatore per la resa teorica risponderà a tutte le domande più scottanti su come calcolare la resa teorica, ad esempio, come trovare la resa teorica, la definizione di resa teorica e la formula della resa teorica.

Prima di svolgere qualsiasi tipo di lavoro di laboratorio, è necessario calcolare la resa teorica, in modo da sapere quanto prodotto, sia esso una molecola o un cristallo, si può ottenere da una determinata quantità di reagenti. In questo modo è possibile determinare l'efficienza con cui è stata condotta la reazione (quantità che puoi calcolare con il calcolatore per la resa effettiva 🇺🇸), che si ottiene calcolando la resa percentuale. Puoi anche usare l'equazione della resa teorica per assicurarti di usare il giusto numero di moli di reagenti nella tua reazione, in modo da non sprecare (quasi) nessuna molecola.

NOTA IMPORTANTE: Le rese possono essere calcolate solo utilizzando il reagente limitante. Se non sai quale reagente sia limitante, inserisci i reagenti uno alla volta — quello che restituisce il minor numero di moli è il reagente limitante. Ricordati di cliccare sull'icona per aggiornare la pagina in fondo al calcolatore per ricominciare i calcoli da zero.

Che cos'è la resa teorica? È la quantità di prodotto che si formerebbe se la reazione fosse efficiente al 100%. Come si raggiunge il 100% di efficienza? Beh, una resa del 100% significa che ogni molecola ha reagito nel modo corretto (cioè non si sono formati prodotti indesiderati) in ogni passaggio della reazione e che nessuna molecola è andata persa accidentalmente sull'orlo di un beaker.

Poiché una reazione chimica normalmente include miliardi di miliardi di molecole o atomi, dovrebbe essere ovvio che alcune di queste molecole andranno perse. Pertanto, la resa percentuale non sarà mai del 100%. È comunque utile conoscere il valore della resa teorica come parametro di riferimento per l'efficienza della reazione. Per saperne di più, consulta il nostro calcolatore per la resa percentuale. Scopri come calcolare la resa teorica con l'equazione della resa teorica qui sotto!

L'uso dell'equazione della resa teorico aiuta a trovare il rendimento teorico a partire dalle moli del reagente limitante, assumendo un'efficienza del 100%. Quindi, per evitare che tu ti chieda come trovare la resa teorica ancora per molto, ecco la sua formula:

dove:

• $m_{\text{prodotto}}$ — Massa del prodotto;
• $m_{\text{mol},\ \text{prodotto}}$ — Massa molare del prodotto desiderato;
• $n_{\text{lim}}$ — Numero di moli del reagente limitante; e
• $c$ — Coefficiente stechiometrico del prodotto desiderato.

Il numero di moli del reagente limitante nella reazione è pari a:

dove:

• $n_{\text{lim}}$ — Numero di moli del reagente limitante;
• $m_{\text{lim}}$ — Massa del reagente limitante;
• $m_{\text{mol},\ \text{lim}}$ — Massa molare del reagente limitante; e
• $c_{\text{lim}}$ — Coefficiente stechiometrico del reagente limitante.

Il coefficiente stechiometrico è definito come il numero che precede la formula chimica in una reazione bilanciata. Se non è presente alcun numero, il coefficiente è 1. I coefficienti stechiometrici sono necessari per definire in che proporzioni le molecole si uniscono per formare un prodotto.

L'aspetto positivo di questo calcolatore è che puoi usarlo in qualsiasi modo, anche per trovare la massa di reagenti necessaria per produrre una certa massa di prodotto. Tutte queste informazioni sono nascoste nelle moli, che possono essere ricavate dalla molarità o dalla concentrazione di una soluzione (puoi imparare a farlo con i nostri calcolatore per la molarità e calcolatore per la concentrazione).

La formula della resa teorica può sembrare difficile da capire: qui puoi trovare una guida rapida su come calcolare la resa teorica. Le quantità necessarie sono la massa dei reagenti, la loro massa molare, i coefficienti stechiometrici della reazione (ricavati dalla reazione bilanciata) e la massa molare del prodotto desiderato. Ecco i passaggi per trovare la resa teorica:

1. Innanzitutto, calcola le moli del reagente limitante. Per farlo, si usa la seconda equazione che abbiamo visto nella sezione della formula della resa teorica (assicurati che le unità di misura delle masse siano le stesse per ottenere risultati corretti: puoi usare il convertitore della massa 🇺🇸 se hai bisogno di aiuto con i fattori di conversione);

2. Seleziona il reagente con il minor numero di moli tenendo conto della stechiometria. Questo è il reagente limitante. Se più reagenti hanno partecipano con lo stesso numero di moli, la scelta non fa differenza; e

3. Usa la prima equazione vista sopra per trovare la massa del prodotto desiderato nelle unità di misura dei reagenti.

Ecco fatto! Se hai ancora difficoltà, dai un'occhiata agli esempi qui sotto per un approccio più pratico.

È il momento di fare qualche esempio. Supponiamo di dover condurre una reazione di addizione nucleofila, formando idrossiacetonitrile da cianuro di sodio e acetone.

Ignoriamo i solventi sotto la freccia (sono presenti in eccesso e quindi non sono reagenti limitanti) e il catione sodio del cianuro di sodio, poiché è solo uno ione spettatore. Se facciamo reagire $5\ \text{g}$ di acetone con $2\ \text{g}$ di cianuro, qual è la resa teorica della reazione per la formazione dell'idrossiacetonitrile?

1. Dobbiamo innanzitutto determinare il reagente limitante. Poiché il coefficiente stechiometrico di entrambi i reagenti è $1$ (cioè ogni molecola di acetone reagisce con una molecola di cianuro), possiamo semplicemente usare l'equazione $\rm\ Massa = massa\ molecolare \times mole$ per trovare questo risultato:

   • Riorganizziamo l'equazione per trovare le moli. Si ottiene così:
     $\small\text{Moli} = \text{massa}/\text{massa molare}$;

   • L'acetone ha una massa molare di $58\ \text{g}/\text{mole}$, quindi:
     $\small\text{Moli}= 5 / 58 = 0,862\ \text{mol}$;

   • Il cianuro ha una massa molare di $26\ \text{g}/\text{mole}$, quindi:
     $\small\text{Moli} = 2 / 26 = 0,0769\ \text{mol}$; e

   • Quindi ci sono meno moli di cianuro, il che significa che questo è il reagente limitante.

2. Conoscere il reagente limitante e le sue moli significa sapere quante moli si formeranno del prodotto. Dato che il coefficiente stechiometrico del prodotto è $1$, si formeranno $0,0769$ moli.

3. Possiamo ancora una volta utilizzare la formula $\small{\text{Massa} = \text{massa molare} \times \text{moli}}$ per determinare la massa teorica del prodotto. La massa molare dell'idrossiacetonitrile è pari a $85\ \text{g}/\text{mol}$:

Ora sappiamo che se eseguissimo l'esperimento, ci potremmo aspettare al massimo $6,54\\text{g}$ di idrossiacetonitrile. Non male, vero?

Supponiamo di voler sintetizzare l'acetone da utilizzare nella reazione di cui sopra.

Se si facessero reagire $8\ \text{g}$ di carbonato di calcio ($100\ \text{g}/\text{mol}$) con $9\ \text{g}$ di acido acetico ($60\ \text{g}/\text{mol}$), quanto acetone potrebbe formarsi?

1. Ancora una volta, dobbiamo prima capire qual è il reagente limitante. Usiamo di nuovo l'equazione $\small\text{Massa} = \text{massa molare}\text{mole}$:

   • Riordiniamo l'equazione per trovare le moli. Si ottiene così:
     $\small\text{Moli} = \text{massa} / \text{massa molare}$;

   • Troviamo le moli di acido acetico:
     $\small\text{Moli} = 9 / 60 = 0,15\ \text{mol}$;

   • E le moli di carbonato di calcio:
     $\small\text{Moli} = 8 / 100 = 0,08\ \text{mol}$;

   • Sembra che il carbonato di calcio sia il reagente limitante. Ma aspetta! Non abbiamo considerato la stechiometria della reazione. Poiché abbiamo bisogno di due molecole di acido acetico per formare una molecola di acetone, dobbiamo dividere le moli di acido acetico per $2$:
     $\small\text{Moli} = 0,15 / 2 = 0,075\ \text{mol}$; e

   • Quindi risulta che l'acido acetico è il reagente limitante!

2. Ora che sappiamo quale è il reagente limitante e con quante moli partecipa, sappiamo quante moli del prodotto si formeranno. Poiché il coefficiente stechiometrico del prodotto è $1$, si formeranno $0,75$ moli.

3. Per determinare la massa teorica del prodotto, usiamo l'equazione $\small\text{Massa} = \text{massa molare}\times\text{mole}$. La massa molare dell'acetone è $58\ \text{g}/\text{mol}$:

   $\text{Massa} = 58 \times 0,075 = 4,35\ \text{g}$.

Quindi da questa reazione dovremmo ottenere, in teoria, $4,35\ \text{g}$ di acetone.

Ora andate alla conquista del mondo dei calcoli teorici della resa, potete farcela!