Calculadora de percentual de rendimento

Uma percentagem de rendimento compara a massa realmente isolada com a massa que uma reação a correr até conversão completa teria produzido. O numerador é uma medição, e traz consigo tudo aquilo que há pesar um produto que não foi seco. O denominador não é uma medição: vem da estequiometria do passo e da quantidade do reagente limitante que foi de facto usada. Esses dois números têm fiabilidade muito diferente, e um rendimento só é tão fiável quanto o mais fraco deles, que na prática é quase sempre o denominador.

Construir esse denominador exige três decisões, e cada uma delas é um sítio para um erro silencioso. Decida que reagente limita o passo, aplique-lhe a razão estequiométrica para obter moles de produto, e depois converta esses moles numa massa com a massa molar do produto. Use a massa molar do reagente onde devia ser a do produto e o rendimento sai errado pela razão entre as duas massas. Ignore que um reagente de entrada não era totalmente puro e o teórico sai demasiado alto, pelo que todo o rendimento comunicado desse passo é sistematicamente baixo em vez de estar disperso em torno da verdade.

A aritmética em si é banal, e é precisamente esse o ponto. Quinhentos mg de um reagente com uma massa molar de 250 g/mol são dois milimoles, e um passo com uma estequiometria de um para um tem portanto um teórico de dois milimoles de produto. Converter isso numa massa com a massa molar do produto dá o denominador. Não entra nada para além da estequiometria e tudo isso pode ser feito à mão e conferido duas vezes, e é por isso que vale a pena escrever um rendimento teórico em vez de confiar na memória. A calculadora de massa para moles e a calculadora de verificação da massa molar cobrem as duas conversões dessa cadeia.

A massa isolada não lhe diz o que aconteceu. Um passo pode converter quase por completo e isolar mal; um passo pode converter parcialmente e isolar bem; os dois acabam no mesmo número. O rendimento é o produto da conversão, da seletividade onde um passo produz mais do que um produto, de todas as operações depois da reação que recuperaram menos do que tudo, e das operações antes dela que decidiram quanto produto existia de origem. A percentagem é onde essas quatro coisas colapsam numa figura e perdem as suas identidades separadas.

Esse colapso serve para um relatório e é inútil para um diagnóstico. Para descobrir qual das quatro é a mais fraca precisa de uma recuperação por passo ao lado do rendimento, e é da calculadora de percentagem de recuperação que vem esse número. Dividir um rendimento global pela recuperação de um passo de que suspeita diz-lhe se esse passo explica a falta. Uma divisão que devolve um valor muito próximo da figura global significa que a perda está espalhada pelo processo; uma divisão que devolve a própria figura global significa que esse passo não é por onde o material se vai.

Ao contrário de uma recuperação, um rendimento tem um tecto físico rígido. O máximo teórico pressupõe conversão completa e isolamento quantitativo, por isso isolar mais do que isso não é um bom resultado mas uma contradição, e uma contradição tem de ser resolvida nas medições em vez de ser explicada. As causas habituais são um produto pesado molhado ou com solvente residual, uma massa tomada com licor-mãe ou contra-iões ainda ligados, uma amostra não purificada cuja massa inclui material de partida por reagir, ou um denominador construído a partir do reagente limitante errado e portanto demasiado pequeno.

A maneira de testar um rendimento suspeito é corrigir a massa isolada quanto à pureza e perguntar de novo. Quando existe um número de pureza, a calculadora de correção de pureza dá a massa que é de facto o composto, e uma massa corrigida que traz o rendimento de volta abaixo de cem confirma que o problema era contaminação e não química. Um rendimento corrigido que continua acima de cem aponta antes para o denominador, e o denominador é um cálculo que está num caderno onde pode ser reexaminado, e não uma medição que tem de ser repetida.

Um rendimento isolado é uma afirmação sobre um lote específico, num dia específico, interrompido num ponto específico da purificação. Mova o ponto final e a massa muda. Pese-a molhada em vez de seca e ela muda. Duas pessoas que comuniquem um rendimento para a mesma sequência e o mesmo passo podem portanto estar a comunicar grandezas genuinamente diferentes sem que nenhuma das duas esteja errada, e a única maneira de os números se tornarem comparáveis é declarar o ponto final, a condição de secagem e se a massa foi corrigida quanto à pureza. Nada disso aparece em lado nenhum da percentagem.

A escala pertence à mesma lista de condições não declaradas. A mesma sequência corrida a um tamanho de lote diferente é um processo diferente, e é por isso que um rendimento citado a um tamanho não é uma promessa noutro, e é por isso que escalonar uma receita com a calculadora de escalonamento de lote lhe dá quantidades e não resultados. Um lote com o dobro do tamanho aquece de maneira diferente, mistura de maneira diferente e demora mais a alcançar aquilo que o original alcançou, e o rendimento é normalmente onde isso se mostra primeiro. Uma segunda execução do mesmo tamanho é também um processo diferente no sentido que aqui mais importa, porque o rendimento de um lote específico é uma afirmação sobre esse lote e não uma propriedade da reação.

Não é citado nesta página nenhum rendimento típico para nenhum produto ou sequência em concreto, e essa omissão é deliberada. Os rendimentos isolados dependem do comprimento da sequência, da agregação, da escala, da química de acoplamento e de quanto se empurra a purificação, e nenhum número único generalizaria honestamente ao lote que tem à frente. O que é sabível é a aritmética desta página e o denominador que consegue defender a partir dos seus próprios registos. Há uma última armadilha que merece ser nomeada: dividir esta execução pela massa isolada da execução anterior não é um rendimento, é um quociente entre duas medições, e mede reprodutibilidade e não química.