Come si calcola la resa teorica?

Tre passaggi. Converti la massa del reagente limitante in moli dividendola per la sua massa molare. Moltiplica per il rapporto molare, cioè quante moli di prodotto dà l'equazione bilanciata per ogni mole di quel reagente. Moltiplica per la massa molare del prodotto per ottenere i grammi. Partendo da 28,014 grammi di azoto, che è una mole, la sintesi dell'ammoniaca dà due moli di ammoniaca a 17,031 grammi per mole, quindi 34,062 grammi.

Questa pagina mi bilancia l'equazione chimica?

No, e vale la pena essere chiari su questo punto. Legge formule chimiche — Fe2O3 viene analizzata in due atomi di ferro e tre di ossigeno — ma un'equazione con una freccia dentro è un oggetto diverso, e bilanciarla significa risolvere un sistema di equazioni. Quindi il rapporto molare è un campo che compili tu. La tabella di riferimento elenca sette reazioni con i loro rapporti, così vedi la forma della risposta: uno a uno, due a uno, oppure due terzi.

Come faccio a sapere quale reagente è quello limitante?

Dividi le moli di ciascun reagente per il suo coefficiente nell'equazione bilanciata: il risultato più piccolo è il reagente limitante. Serve la quantità di ogni reagente, e questa pagina ne raccoglie una sola, quindi l'identificazione spetta a te e va inserita nel campo della formula. Sbagliarla non produce un errore — produce una resa teorica basata sul reagente sbagliato, che di solito è troppo alta, e una resa percentuale che di conseguenza sembra bassa.

Posso inserire le moli invece dei grammi?

Sì. Il reagente limitante ha un campo per la massa e uno per le moli, e uno dei due basta. Compilali entrambi e la pagina converte la massa in moli e confronta: se differiscono per più dell'uno per cento segnala una contraddizione invece di scegliere. Quando entrambi sono dati e concordano, è il campo della massa quello su cui la risposta viene costruita. Inserirli entrambi è l'abitudine che intercetta una massa molare copiata male.

Perché la risposta è più piccola della massa da cui sono partito?

Perché la reazione emette qualcosa. Bruciare 100,086 grammi di carbonato di calcio lascia 56,077 grammi di calce, e i 44,009 grammi mancanti sono l'anidride carbonica che se n'è andata dal camino. Gli atomi si conservano, ma il prodotto che stai pesando è solo una parte di quello che è entrato. Quando il prodotto è più pesante del reagente, la reazione ha aggiunto qualcosa dall'aria o dall'altro reagente, come fa la reazione alluminotermica con l'ossigeno.

Calcolatrice della resa teorica

Risultato

34,062 g

Resa teorica

Moli di prodotto: 2,000000 mol
Moli di reagente limitante: 1,000000 mol
Massa molare del reagente limitante: 28,014 g/mol
Massa molare del prodotto: 17,031 g/mol

Una resa teorica si calcola sulla carta prima di pesare qualunque cosa, e questa calcolatrice fa i tre passaggi dell'aritmetica: trasforma il reagente limitante in moli, moltiplica per quante moli di prodotto dà ogni sua mole, e trasforma il risultato in grammi di prodotto. Scrivi le due formule chimiche e le masse molari arrivano da lì. Scrivi la massa del reagente limitante, oppure le sue moli, oppure entrambe — darle entrambe fa sì che la pagina confronti l'una con l'altra, il che intercetta una massa molare digitata male. Il rapporto molare lo inserisci tu, perché questa pagina non sa bilanciare un'equazione.

Sette reazioni, e il rapporto che decide la resa

Reazione	Equazione	Moli di prodotto per mole di reagente	Prodotto da 100 g del reagente
Calcinazione del calcare	CaCO3 → CaO + CO2	1	56.03 g
Sintesi dell'ammoniaca	N2 + 3H2 → 2NH3	2	121.59 g
Combustione dell'idrogeno	2H2 + O2 → 2H2O	2	112.60 g
Saldatura alluminotermica	Fe2O3 + 2Al → 2Fe + Al2O3	2	69.94 g
Combustione del propano	C3H8 + 5O2 → 3CO2 + 4H2O	3	299.40 g
Solfato di sodio	2NaOH + H2SO4 → Na2SO4 + 2H2O	1/2	177.56 g
Acido nitrico	3NO2 + H2O → 2HNO3 + NO	2/3	91.31 g

L'ultima colonna è calcolata come la calcola la calcolatrice, quindi concorda con il pannello qui sopra per costruzione. Leggi la terza colonna prima di usare una qualsiasi di queste righe: è il numero che digiteresti nel campo del rapporto molare, ed è scritto come frazione dove la risposta non è un numero intero — tre moli di diossido di azoto danno due di acido nitrico, quindi il rapporto è due terzi, non 0,6667. La quarta colonna mostra quanto il rapporto conti: 100 grammi di idrossido di sodio sono 2,5 moli, e l'equazione le trasforma in 1,25 moli di solfato di sodio — che pesano 177,56 grammi, perché il prodotto è una molecola più pesante del reagente da cui proviene. La colonna dell'equazione è fatta di formule e di una freccia, e si scrive allo stesso modo in ogni lingua, quindi non viene tradotta. Nei numeri della tabella il separatore decimale è il punto (177.56), nel testo è la virgola italiana (177,56): è sempre lo stesso numero.

Formula

Resa teorica = (massa del reagente limitante ÷ la sua massa molare) × rapporto molare × massa molare del prodotto

m: La massa del reagente limitante da cui parti, in grammi. È l'unico reagente che si esaurisce per primo — tutti gli altri sono in eccesso
M(reagente): La massa molare del reagente limitante, in grammi per mole. È sommata dai pesi atomici standard della formula che digiti
n(reagente): Le moli di reagente limitante: la massa divisa per la sua massa molare. Se conosci già le moli, inseriscile e il campo della massa può restare vuoto
n(prodotto): Le moli di prodotto, cioè le moli del reagente moltiplicate per il rapporto molare. Quel rapporto si legge dai coefficienti dell'equazione bilanciata e lo inserisci tu
M(prodotto): La massa molare del prodotto, in grammi per mole. Moltiplicarvi le moli del prodotto è l'ultimo passaggio, e la risposta è una massa

Usala ogni volta che un problema di stechiometria chiede quanto prodotto può dare una data quantità di materiale di partenza — prima dell'esperimento, per pianificarne la scala, oppure dopo, per avere il numero con cui si misura la resa percentuale. È anche la pagina per controllare una ricetta che hai trovato: inserisci le quantità che indica e vedi se la massa di prodotto dichiarata è coerente con l'equazione. Le due cose che non farà al posto tuo sono bilanciare l'equazione e decidere quale reagente si esaurisce per primo; entrambe sono dati in ingresso qui, e la tabella di riferimento qui sotto mostra diversi rapporti così vedi quanto differiscono fra loro.

Esempi svolti

Ammoniaca dall'azoto, il primo caso da manuale
1. Massa molare di N2: 2 × 14,007 = 28,014 grammi per mole
2. Moli di azoto: 28,014 ÷ 28,014 = 1 mol
3. N2 + 3H2 → 2NH3 dà due moli di ammoniaca per mole di azoto: 1 × 2 = 2 mol
4. Massa molare di NH3: 14,007 + 3 × 1,008 = 17,031 grammi per mole
5. Massa di ammoniaca: 2 × 17,031 = 34,062 g
Qui ogni numero è esatto per costruzione, ed è per questo che è un buon primo caso: la massa da cui sei partito è la massa molare dell'azoto, quindi le moli vengono esattamente 1. L'idrogeno non è inserito affatto — alla pagina è stato detto che l'azoto è il reagente limitante, e non chiede quanto idrogeno ci fosse. Quella decisione è tua, e sta a te azzeccarla.
Calce dal calcare, dove il rapporto è uno a uno
1. Massa molare di CaCO3: 40,078 + 12,011 + 3 × 15,999 = 100,086 grammi per mole
2. Moli di calcare: 100,086 ÷ 100,086 = 1 mol
3. CaCO3 → CaO + CO2 è uno a uno, quindi una mole di calce
4. Massa molare di CaO: 40,078 + 15,999 = 56,077 grammi per mole
5. Massa di calce: 1 × 56,077 = 56,077 g
La massa cala di 44,009 grammi, che è l'anidride carbonica espulsa dal forno — 100,086 in ingresso, 56,077 di solido in uscita. Vale la pena notare quella differenza, perché è tutto il senso della calcinazione ed è la ragione per cui la risposta è più piccola della massa di partenza. Nell'aritmetica non si perde nulla; la CO2 qui è un prodotto, non una perdita.
Inserire le moli direttamente, quando è quello che hai
1. Il campo della massa è lasciato vuoto e le moli sono date come 1 mol di metano
2. CH4 + 2O2 → CO2 + 2H2O brucia una mole di metano in due moli d'acqua
3. Moli d'acqua: 1 × 2 = 2 mol
4. Massa molare dell'acqua: 2 × 1,008 + 15,999 = 18,015 grammi per mole
5. Massa d'acqua: 2 × 18,015 = 36,03 g
Una mole di metano pesa 16,043 grammi, e questo caso non ha mai bisogno di quel numero — le moli sono entrate direttamente, quindi la massa molare del reagente viene riportata per riferimento invece che usata. Inserirle entrambe è ammesso ed è l'abitudine più sicura: 1 mol contro 16,043 grammi concordano, e un disaccordo superiore all'uno per cento significa che uno dei due è stato digitato male.

Limiti

Il rapporto molare è un dato in ingresso, non un calcolo. Questa pagina analizza formule chimiche, non equazioni, quindi non sa bilanciarne una — un rapporto inserito male produce una massa sbagliata con tutta sicurezza, e nulla nella pagina lo segnalerà. Anche decidere quale reagente è quello limitante resta a te, perché servirebbe la quantità di ogni reagente e qui ne viene raccolta una sola. Le masse molari vengono da una tabella di pesi atomici standard, quindi una formula che contenga un elemento privo di peso standard viene rifiutata invece che approssimata, e un idrato va scritto con il suo punto (CuSO4·5H2O). Il risultato è la resa teorica e nient'altro: dà per scontato che la reazione vada a completezza senza perdite.

Domande frequenti

Come si calcola la resa teorica?: Tre passaggi. Converti la massa del reagente limitante in moli dividendola per la sua massa molare. Moltiplica per il rapporto molare, cioè quante moli di prodotto dà l'equazione bilanciata per ogni mole di quel reagente. Moltiplica per la massa molare del prodotto per ottenere i grammi. Partendo da 28,014 grammi di azoto, che è una mole, la sintesi dell'ammoniaca dà due moli di ammoniaca a 17,031 grammi per mole, quindi 34,062 grammi.
Questa pagina mi bilancia l'equazione chimica?: No, e vale la pena essere chiari su questo punto. Legge formule chimiche — Fe2O3 viene analizzata in due atomi di ferro e tre di ossigeno — ma un'equazione con una freccia dentro è un oggetto diverso, e bilanciarla significa risolvere un sistema di equazioni. Quindi il rapporto molare è un campo che compili tu. La tabella di riferimento elenca sette reazioni con i loro rapporti, così vedi la forma della risposta: uno a uno, due a uno, oppure due terzi.
Come faccio a sapere quale reagente è quello limitante?: Dividi le moli di ciascun reagente per il suo coefficiente nell'equazione bilanciata: il risultato più piccolo è il reagente limitante. Serve la quantità di ogni reagente, e questa pagina ne raccoglie una sola, quindi l'identificazione spetta a te e va inserita nel campo della formula. Sbagliarla non produce un errore — produce una resa teorica basata sul reagente sbagliato, che di solito è troppo alta, e una resa percentuale che di conseguenza sembra bassa.
Posso inserire le moli invece dei grammi?: Sì. Il reagente limitante ha un campo per la massa e uno per le moli, e uno dei due basta. Compilali entrambi e la pagina converte la massa in moli e confronta: se differiscono per più dell'uno per cento segnala una contraddizione invece di scegliere. Quando entrambi sono dati e concordano, è il campo della massa quello su cui la risposta viene costruita. Inserirli entrambi è l'abitudine che intercetta una massa molare copiata male.
Perché la risposta è più piccola della massa da cui sono partito?: Perché la reazione emette qualcosa. Bruciare 100,086 grammi di carbonato di calcio lascia 56,077 grammi di calce, e i 44,009 grammi mancanti sono l'anidride carbonica che se n'è andata dal camino. Gli atomi si conservano, ma il prodotto che stai pesando è solo una parte di quello che è entrato. Quando il prodotto è più pesante del reagente, la reazione ha aggiunto qualcosa dall'aria o dall'altro reagente, come fa la reazione alluminotermica con l'ossigeno.

Riferimenti

Standard Atomic Weights — abridged to four significant figures — Commission on Isotopic Abundances and Atomic Weights (CIAAW), IUPAC
SI Units — Amount of Substance: the mole — National Institute of Standards and Technology (NIST)
IUPAC Gold Book — amount of substance — International Union of Pure and Applied Chemistry (IUPAC)

Calcolatrici correlate

Calcolatrice della resa percentualeResa percentuale dalla resa reale e da quella teorica.Calcolatrice della massa molareMassa molare e quanto ne apporta un singolo elemento.Calcolatrice delle moliMoli da massa, particelle oppure molarità e volume.Calcolatrice da grammi a moliConverti grammi in moli con la massa molare, e viceversa.