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EstequiometriaCálculos com fórmulas e equações
químicas
Professor Joseval Estigaribia
Temas abordados
• Equações químicas;
• Reatividade química;
• Massa atômica e massa molecular;
• O mol;
• Fórmulas mínimas a partir de análises;
• Informações quantitativas a partir de equações balanceadas;
• Reagentes limitantes.
Introdução
• Estequiometria ou cálculo estequiométrico é o estudo das relações quantitativas de reagentes e produtos
• Baseado nas leis:
– Lei da conservação da massa (Lavoisier)
– Lei das proporções definidas (Proust)
Equações Químicas
• Reagentes – Substâncias iniciais que provocam uma reação e encontram-se à esquerda na equação.
• Produtos – Resultado da reação e encontra-se à direita na equação.
H2(g) + ½ O2(g) H20(g) (x2)
2 H2(g) + O2(g) 2 H20(g)
Lavoisier & Proust• Lei da conservação das massas:
Usando uma balança, Lavoisier determinou a massa do recipiente fechado antes e após uma reação química, e concluiu que “a massa final de um recipiente fechado onde se processa uma reação química é sempre igual á sua massa inicial”. Ex.:água hidrogênio + oxigênio18 g 2 g 16 gREAGENTE P R O D U T O S
• Lei das proporções constantes:Partindo do trabalho de Lavoisier, Proust descobriu que as substâncias compostas tem composição fixa. Ele percebeu que a massa de oxigênio na decomposição da água é sempre 8 vezes maior que a massa de hidrogênio, uma proporção constante. Então a decomposição de 100 g de água gera 11,11 g de hidrogênio e 88,89 g de oxigênio (1/9 H2 e 8/9 O2). Na decomposição do gás carbônico:CO2 (g) C (g) + O2 (g)44 g 12 g 32 g
12/44 32/443/11 (0,277) 8/11 (0,7272)
Estabeleceu Proust que: “a composição química das substâncias compostas é sempre constante, não importando a sua origem”.
Tipos de reatividade
Reação de combinação e decomposição
Tipos de reatividade
Tipos de reatividade
Combustão: Reação química exotérmica entre uma substância e um gás, geralmente o
oxigênio, para liberar calor.
CH4 + 2 O2 → CO2 + 2 H2O + calor
Massa atômica e massa molecular
• Massa atômica: massa de um átomo relativo à unidade de massa atômica u (1/12 da massa do isótopo carbono-12, 12C).
• Massa molecular: massa de uma molécula de uma substância relativa à unidade de massa atômica u (1/12 da massa do isótopo carbono-12, 12C).
Massa atômica e massa molecular
• Massa molecular de uma fórmula: soma das massas atômicas dos átomos da fórmula.
MM(H2SO4) = 2(MA do H) + (MA do S) + 4(MA do O)= 2(1,0 u) + (32,1 u) + 4(16,0 u)= 98,1 u
Mol
• Origem: palavra latina moles (porção, quantidade)
• É a unidade utilizada para relacionar um número grande de quantidade de matéria com as respectivas entidades químicas (átomos, moléculas, íons ou aglomerados destes).
1 mol = 6,0221367 x 10²³ partículas
Mol
• Massa Molar: é a massa em gramas de 1 mol de substância (unidades g/mol, g.mol-1)
• A massa de 1 mol de átomos de 12C = 12 g
Mol
• Conversões entre massas, mols e número de partículas;
Fórmula mínima a partir de análises
• A fórmula mínima trata de uma proporção entre a quantidade de cada átomo de uma molécula.
• Exemplo: C2H6 -> Fórmula Molecular do EtanoCH3 -> Fórmula mínima
• A fórmula molecular pode ser obtida através damultiplicação dos índices de cada elemento por umaconstante de proporcionalidade.
C(1x2)H(3x2)
Fórmula mínima a partir de análises
Fórmula mínima a partir de análises
• A análise por combustão tem a finalidade de descobrir também a fórmula empírica através das massas de CO2, H2O e NO2.
Informações quantitativas a partir de equações balanceadas
• Os coeficientes de uma equação balanceada mostram as relações estequiométricas entre os componentes desta reação.
• Com essa equivalência estequiométrica pode-se deduzir a quantidade do produto através do reagente e vice-versa.
• Exemplo: 2H2(g) + O2(g) 2 H2O(l)
• No exemplo, as grandezas 2 mols de H2, 1 mol de O2 e 2 mols de H2O são quantidades estequiometricamente equivalentes.
Informações quantitativas a partir de equações balanceadas
Esquema do cálculo da massa de um reagente consumido ou de um produto formado numa reação, a partir da massa de um outro reagente ou
outro produto.
Reagentes limitantes
• O reagente limitante de uma reação química é o reagente que se encontra presente em menor quantidade relativa ou seja, o que é primeiramente consumido.
Ex: 2H2 + O2 2H2O
• Se tivermos 2 mols de H2 e 2 mols de O2, H2 será limitante e sobrará excesso de 1 mol de O2.
Reagentes limitantes
Reagentes limitantes
• Rendimento real de um produto – massa obtida no final da reação, medida em gramas, ou quantidade de matéria, medida em mols
• Rendimento teórico – é a massa que deveríamos obter se não houvessem perdas ou produtos secundários (quantidade calculada com base numa equação química)
RENDIMENTO PERCENTUAL = RENDIMENTO REAL x 100 %RENDIMENTO TEÓRICO