Cálculos com fórmulas e equações Cálculos com fórmulas e equações químicasquímicas

Beatriz Gonzaga Faria

Andrielle Silva Sousa

Capítulo 3Capítulo 3

1 - Equações químicas1 - Equações químicas2 - Reatividade química2 - Reatividade química3 - Tipos de reação3 - Tipos de reação4 - Massas moleculares4 - Massas moleculares5 - O mol5 - O mol6 - Massa molar6 - Massa molar7 - Conversões7 - Conversões8 - Fórmula mínima8 - Fórmula mínima9 - Reagentes limitantes9 - Reagentes limitantes10 - Rendimentos teóricos10 - Rendimentos teóricos11 - CO11 - CO22 e o efeito estufa e o efeito estufa

TÓPICOS

ESTEQUIOMETRIA

Cálculos baseados nas leis de:

• Lavoisier

A + B C + D

ma + mb = mc + md

• Proust

A + B C + D

ma mb mc md

ma’ mb’ mc’ md’

= constante = = =

Análise da natureza quantitativa das fórmulas e reações químicas

Lei da conservação das massas

Lei das proporções definidas

Equações químicasRepresentam reações químicas

CH4 + O2 CO2 + H20 (não balanceada)

CH4 + 2 O2 CO2 + 2 H20 (balanceada)

REAGENTES PRODUTOS

ÍNDICE

COEFICIENTE = quantidade

= identidade

reageforma

Exemplo:

Reatividade química

Fila de reatividade dos metais

> > Al > Mn > Zn > Cr > Fe > Ni > Sn > Pb > H > Cu >

Hg > Ag > Au

alcalino-MetaisMetais

alcalinosterrosos

Utilizada para saber se a reação ocorre

Exemplo:

AB + C CB + A

Ocorre se C for mais reativo que A

Através da tabela periódica buscam-se semelhanças de comportamento entre elementos de um mesmo grupo. Exemplo:

2 M (s) + 2 H2O (l) 2 MOH (aq) + H2 (g)

Tipos de reações

Reação de síntese

Duas substâncias

Exemplo:

2 Fe + S2 2 FeSA + B AB

substância composta mais complexa.

simples composta

Caso particular

Metal + ametal = sólido iônico

ou

Tipos de reações

Reação de análise

AB A + B

Substância composta

Calor

“ i ”

luz

Substâncias mais simples

Exemplo:

CaCO3 (s) CaO(s) + CO2(g)

Pirólise

Eletrólise

Fotólise

Reação de combustão

Tipos de reações

Hidrocarbonetos + O2 CO2 + H2O

Derivados oxigenados

ou

combustível

comburente

Caso particular

Reação de oxidação

Glicose + O2 CO2 + H2O

Exemplo: C3H8(g) + 5 O2 (g) 3 CO2(g) + 4 H20 (g)

Massa molecularÉ a soma das massas atômicas de cada átomo em sua fórmula química

Exemplo: C12H22O11

% C = (12 x (12,0 u) x 100) / 342 u = 42,1% % H = (22 x (1,0 u) x 100) / 342 u = 6,4% % O = (11 x (16,0 u) x 100) / 342 u = 51,5%

MM de C6H1206 = 6 (12,0 u) + 12 (1,0 u) + 6 (16,0 u) = 180,0 u

Exemplo :

% do elemento = (número de átomos do elemento ∙ (MA) ∙ 100) (MM da substância)

• A composição percentual é a porcentagem em massa de cada elemento em determinada substância.

O mol

• Um mol é a quantidade de matéria que contém tantos objetos (átomos, Um mol é a quantidade de matéria que contém tantos objetos (átomos, moléculas ou o que considerarmos) quanto o número de átomos em moléculas ou o que considerarmos) quanto o número de átomos em exatamente 12 g de exatamente 12 g de 1212C isotopicamente puro. C isotopicamente puro. • 1 mol = 6,0221421 x 101 mol = 6,0221421 x 102323 = constante de Avogadro. = constante de Avogadro.

EXERCÍCIO:

Calcule o número de átomos de H em 0,350 mol de C6H12O6.

Solução:Solução:

mol de Cmol de C66HH1212OO66 moléculas de C moléculas de C66HH1212OO6 6 átomos de H átomos de H

Átomos de H = (0,350 mol CÁtomos de H = (0,350 mol C66HH12120066) ) ∙ ∙ 6,02.106,02.102323 moléculas moléculas ∙∙ 12átomos de H 12átomos de H

1 mol C1 mol C66HH1212OO6 6 1 molécula 1 molécula

= 2,53 x 10= 2,53 x 1024 24 átomos de Hátomos de H

Massa Molar• É a massa em gramas de um mol de certa substância ( g/mol) É a massa em gramas de um mol de certa substância ( g/mol) • Sempre numericamente igual à sua massa molecular (em u).Sempre numericamente igual à sua massa molecular (em u).

Relações Molares

Nome FórmulaMassa

molecular (u)

Massa molar

(g/mol)

Número e tipo de partícula em 1 mol

Nitrogênio Nitrogênio atômicoatômico NN 14,014,0 14,014,0 6,02 6,02 ∙ ∙ 10102323 átomos de N átomos de N

Nitrogênio Nitrogênio molecularmolecular

NN22 28,028,0 28,028,06,02 6,02 ∙ ∙ 101023 23 moléculas de Nmoléculas de N22

2 (6,02 2 (6,02 ∙ ∙ 10102323) átomos de N) átomos de N

Cloreto de Cloreto de báriobário

BaClBaCl22 208,2208,2 208,2208,26,02 6,02 ∙ ∙ 101023 23 unidades de BaClunidades de BaCl22

2 (6,02 2 (6,02 ∙∙ 10 102323) íons de Cl) íons de Cl--Exercício: Qual é a massa em gramas de 1,00 mol de glicose?Qual é a massa em gramas de 1,00 mol de glicose?

6 átomos de C = 6 (12,0) = 72,0 u 12 átomos de H = 12 (1,0) = 12,0 u 6 átomos de O = 6 (16,0) = 96,0 u

180,0 u

Conversões entre massas, Conversões entre massas, mols e número de partículasmols e número de partículas

Exercício:

Calcule a massa, em gramas, de 0,433 mol de nitrato de cálcio.

Massa de Ca(NO3)2 = (0,433 mol de Ca(NO3)2) 164,1g de Ca(NO3)2 1 mol de Ca(NO3)2

= 71,1 g de Ca(NO3)2

1 mol de Ca(NO3)2

Fórmulas mínimas a partir de análiseFórmulas mínimas a partir de análise

Porcentagem em massa dos

elementos

Supor 100 g de amostra

Massa de cada elemento

Use massas atômicas

Mols de cada elemento

Calcular razão molar

Fórmula mínima

Exercício: Fórmula mínima

• O ácido ascórbico (vitamina C) contém 40,92% C, 4,58% H e 54,50% O em massa. Qual é a fórmula mínima do ácido ascórbico?

Para 100 g de ácido: C: 40,92 g x 1 mol = 3,407 mol de C

12,01 g

H: 4,58 g x 1mol = 4,58 mol de H

1,008 g

O: 54,50 g x 1 mol = 3,406 mols de O

16,00 g

Usando a razão molar: C : H : O

3 x 1,00 : 1,33 : 1,00 = 3 : 4 : 3

Fórmula Mínima= C3H4O3

Fórmula molecular a partir da fórmula mínimaFórmula molecular a partir da fórmula mínima

“Os índices inferiores da fórmula molecular de uma substância são sempre números múltiplos inteiros dos índices inferiores da sua fórmula mínima.”

Ex: O mesitileno, tem uma fórmula mínima C3H4. Se a massa molecular para essa substância é 121 u, qual é a fórmula molecular do mesitileno?

Obs.: Em compostos contendo principalmente carbono e hidrogênio, a fórmula mínima também pode ser encontrada através da análise por combustão.

Reagentes limitantesReagentes limitantes

• É o reagente completamente consumido em uma reação.

• Determina (limita) a quantidade de produto formada.

Ex.: N2(g) + 3 H2(g) 2 NH3(g)

3 mols 6 mols ???

Em excesso Limitante

Rendimentos teóricosRendimentos teóricos

• Quantidade de produto formada calculada quando todo o reagente limitante foi consumido.

Rendimento Teórico < Rendimento Real

Rendimento percentual = Rendimento real x 100 %

Rendimento teórico

COCO22 e o Efeito Estufa e o Efeito Estufa

Petróleo / carvão combustíveis

20 bilhões de toneladas de CO2 na atmosfera por

ano.

Fotossíntese/ oceanos

Excesso

Mudanças climáticas

Referências bibliográficasReferências bibliográficas

• Química : A ciência central – Ed. Pearson– Química : A ciência central – Ed. Pearson– Brown , Lemay , Bursten.Brown , Lemay , Bursten.

• Sites de busca.Sites de busca.