Professor: Marcelo Torres Lopes Curso: Engenharia Civil ESTEQUIOMETRIA

Professor: Marcelo Torres Lopes Curso: Engenharia Civil

ESTEQUIOMETRIA

QUÍMICA, 2º Ano do Ensino MédioCálculos estequiométricos: fórmula percentual e fórmula mínima.

HH22OO FórmulasFórmulas

Qual é a linguagem Qual é a linguagem universal usada para universal usada para

representar uma representar uma substância ?substância ?

São conhecidas, São conhecidas, atualmente, milhões de atualmente, milhões de substâncias químicas.substâncias químicas.

CC1212HH2222OO1111


Fórmula químicaFórmula química

Indica os Indica os elementos químicoselementos químicos que formam uma que formam uma substância químicasubstância química e a proporção entre eles. e a proporção entre eles.

HH22OO CC1212HH2222OO1111

HidrogênioHidrogênio OxigênioOxigênio

2 átomos2 átomos 1 átomo1 átomo

OxigênioOxigênioHidrogênioHidrogênioCarbonoCarbono

11 átomos11 átomos22 átomos22 átomos12 átomos12 átomos


Tipos de fórmulasTipos de fórmulas nos nos cálculos estequiométricoscálculos estequiométricos

Fórmula percentualFórmula percentual

Fórmula mínimaFórmula mínima

Fórmula molecularFórmula molecular


No início de nossa aula de hoje No início de nossa aula de hoje estudaremos:estudaremos:

1.1.Fórmula percentual.Fórmula percentual.

2.2.Fórmula mínima.Fórmula mínima.


1. FÓRMULA PERCENTUAL1. FÓRMULA PERCENTUAL

Em nosso dia a dia, ouvimos frases do tipo:Em nosso dia a dia, ouvimos frases do tipo:

““a inflação do mês foi de 1,5%”;a inflação do mês foi de 1,5%”;

““no último ano, a população aumentou 2,3%”;no último ano, a população aumentou 2,3%”;

““o preço da gasolina diminuiu 1,0%”.o preço da gasolina diminuiu 1,0%”.



Na Química, acontece fato Na Química, acontece fato semelhante. Dizemos, por exemplo, semelhante. Dizemos, por exemplo, que a composição centesimal do que a composição centesimal do metano (CHmetano (CH44) é 75% de carbono e 25% ) é 75% de carbono e 25% de hidrogênio. de hidrogênio.

Isso significa que, em cada 100g Isso significa que, em cada 100g de metano, encontramos 75g de de metano, encontramos 75g de carbono e 25g de hidrogênio.carbono e 25g de hidrogênio.

QUÍMICA, 2º Ano do Ensino MédioCálculos estequiométricos: fórmula percentual e fórmula mínima


A A fórmula percentual ou centesimalfórmula percentual ou centesimal indica a indica a massa de cada elemento químico que existe em 100 massa de cada elemento químico que existe em 100 partes de massa (100g, 100 Kg) da substância.partes de massa (100g, 100 Kg) da substância.



Ex.1: Um estudante da rede estadual de Ex.1: Um estudante da rede estadual de Pernambuco realizou uma análise química de Pernambuco realizou uma análise química de 0,40 g de um certo óxido de ferro e revelou que 0,40 g de um certo óxido de ferro e revelou que a amostra apresenta 0,28 g de ferro e 0,12 g de a amostra apresenta 0,28 g de ferro e 0,12 g de oxigênio. Determine a fórmula percentual.oxigênio. Determine a fórmula percentual.

ResoluçãoResolução::

• Para o “Fe”Para o “Fe”

•Para o “O”Para o “O”

0,28 de Fe ----- x0,28 de Fe ----- x

0,12 g de O ----- y0,12 g de O ----- y

0,40 g de óxido ----- 100 % 0,40 g de óxido ----- 100 %

Portanto, a fórmula percentual da amostra é FePortanto, a fórmula percentual da amostra é Fe70%70%OO30%30%..

0,40 g de óxido ----- 100 %0,40 g de óxido ----- 100 %

y = 30 % de Oy = 30 % de O

X = 70 % de FeX = 70 % de Fe



Ex.2: (UEPB) Qual é o percentual de ferro e de oxigênio, Ex.2: (UEPB) Qual é o percentual de ferro e de oxigênio, respectivamente, de uma amostra de óxido de ferro que respectivamente, de uma amostra de óxido de ferro que pesa 5,00 g, sabendo-se que a sua análise determinou pesa 5,00 g, sabendo-se que a sua análise determinou uma composição de 3,75 g de ferro e 1,25 g de oxigênio ?uma composição de 3,75 g de ferro e 1,25 g de oxigênio ?a) 25% e 75%a) 25% e 75%b) 75% e 25%b) 75% e 25%c) 70% e 30%c) 70% e 30%d) 30% e 70%d) 30% e 70%e) 85% e 15%e) 85% e 15%

Agora é sua vez!Agora é sua vez!

xx



Ex.3: O metano é um gás incolor, sua molécula é tetraédrica e apolar, de pouca solubilidade na água e, quando adicionado ao ar, transforma-se em mistura de alto teor inflamável. Sabendo que sua fórmula molecular é CH4 e que as massas atômicas do carbono e do hidrogênio são, respectivamente, 12 e 1, qual sua fórmula percentual?Resolução:Resolução:

Calcula-se a massa molecular do metano:Calcula-se a massa molecular do metano:

CHCH44

1 . 12 + 4 . 1 =1 . 12 + 4 . 1 =16 g16 g Portanto, a fórmula percentual do Portanto, a fórmula percentual do

metano é Cmetano é C75%75%HH25%25%..

y = 25% de Hy = 25% de H

X = 75% de CX = 75% de C16 g de metano --- 100%16 g de metano --- 100%12 g de C --- x12 g de C --- x

16g de metano --- 100%16g de metano --- 100%4 g de H --- y4 g de H --- y



Ex.4: (UNI-BH) Embora a palavra água seja escrita e Ex.4: (UNI-BH) Embora a palavra água seja escrita e pronunciada de formas diferentes, de acordo com cada pronunciada de formas diferentes, de acordo com cada língua como mostra a ilustração, a sua constituição língua como mostra a ilustração, a sua constituição percentual em massa é a mesma. percentual em massa é a mesma. O = 16 u.m.a. e H = 1 u.m.a. O = 16 u.m.a. e H = 1 u.m.a. Qual a composição centesimal da água (HQual a composição centesimal da água (H22O):O):

a) Ha) H67%67%OO33%33%

b) Hb) H11,1%11,1%OO88,9%88,9%

c) Hc) H80%80%OO20%20%

d) Hd) H33,5%33,5%OO66,5%66,5%

xx



A maior parte dos fertilizantes, usados atualmente na A maior parte dos fertilizantes, usados atualmente na agricultura é constituída por três nutrientes agricultura é constituída por três nutrientes principais: nitrogênio (N), fósforo (P) e potássio (K).principais: nitrogênio (N), fósforo (P) e potássio (K).• • N: entra na formação de proteínas encontradas no N: entra na formação de proteínas encontradas no caule e nas folhas;caule e nas folhas;• • P: acelera o crescimento das raízes e o P: acelera o crescimento das raízes e o amadurecimento dos frutos;amadurecimento dos frutos;• • K: protege as plantas contra doenças e promove o K: protege as plantas contra doenças e promove o crescimento das sementes.crescimento das sementes.

Esses nutrientes são absorvidos pelas raízes; Esses nutrientes são absorvidos pelas raízes; logo, os componentes dos fertilizantes são compostos logo, os componentes dos fertilizantes são compostos solúveis em água.solúveis em água.

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Ex.5: O nitrogênio pode ser fornecido às plantas na Ex.5: O nitrogênio pode ser fornecido às plantas na forma de três compostos: sulfato de amônio — forma de três compostos: sulfato de amônio — (NH(NH44))22SOSO44, nitrato de amônio — NH, nitrato de amônio — NH44NONO33, ou ureia — , ou ureia — CO(NHCO(NH22))22. Qual deles fornece maior teor de . Qual deles fornece maior teor de nitrogênio? (N=14; H=1; S=32; O=16; C=12)nitrogênio? (N=14; H=1; S=32; O=16; C=12)

(NH(NH44))22SOSO44 NHNH44NONO33 CO(NHCO(NH22))22

MM = 132 g MM = 132 g MM = 80 gMM = 80 g MM = 60 gMM = 60 g

132 g --------- 100%132 g --------- 100%28 g de N --- x28 g de N --- xx = 21,2 %x = 21,2 %

80 g ---------- 100 %80 g ---------- 100 %28 g de N --- y28 g de N --- yy = 35,0 % y = 35,0 %

60 g ---------- 100%60 g ---------- 100%28 g de N --- z28 g de N --- zz = 46,7%z = 46,7%

Como podemos perceber, a ureia – CO(NHComo podemos perceber, a ureia – CO(NH22))22 - apresenta maior teor - apresenta maior teor de nitrogênio (z = 46,7%). Além disso, ela oferece outras vantagens: é de nitrogênio (z = 46,7%). Além disso, ela oferece outras vantagens: é mais barata e permanece no solo por mais tempo, o que favorece sua mais barata e permanece no solo por mais tempo, o que favorece sua absorção.absorção.



Ex.6: (USJT-SP) Uma jovem ganhou de seu noivo uma Ex.6: (USJT-SP) Uma jovem ganhou de seu noivo uma aliança de ouro 18 quilates, pesando 2,00 g, no dia dos aliança de ouro 18 quilates, pesando 2,00 g, no dia dos namorados. Sabendo-se que o ouro de 18 quilates namorados. Sabendo-se que o ouro de 18 quilates contém 75% (em massa) de ouro e que o cobre e a contém 75% (em massa) de ouro e que o cobre e a prata completam os 100% restantes, qual é a massa de prata completam os 100% restantes, qual é a massa de ouro na aliança?ouro na aliança?

a)a) 0,66 g0,66 gb)b) 0,15 g0,15 gc)c) 1,00 g1,00 gd)d) 1,50 g1,50 ge)e) 1,80 g1,80 g


xx


2. FÓRMULA MÍNIMA OU EMPÍRICA2. FÓRMULA MÍNIMA OU EMPÍRICA

Molécula da Molécula da glicose:glicose:

Nos seres humanos, o metabolismo da glicose é a principal Nos seres humanos, o metabolismo da glicose é a principal forma de suprimento energético. A partir da glicose, uma série de forma de suprimento energético. A partir da glicose, uma série de intermediários metabólicos pode ser suprida, como esqueletos intermediários metabólicos pode ser suprida, como esqueletos carbônicos de aminoácidos, nucleotídeos, ácidos graxos etc. carbônicos de aminoácidos, nucleotídeos, ácidos graxos etc.

Menor proporção Menor proporção entre os átomos:entre os átomos:

1 : 2 : 11 : 2 : 1

Fórmula Fórmula molecular:molecular:CC66HH1212OO66 Proporção entre Proporção entre

os átomos:os átomos: 6 : 12 : 6 6 : 12 : 6

FórmulaFórmulamínima:mínima:CHCH22OO


2. FÓRMULA MÍNIMA2. FÓRMULA MÍNIMA

A A fórmula mínima ou empíricafórmula mínima ou empírica indica a indica a proporção mínima, em números inteiros, dos átomos proporção mínima, em números inteiros, dos átomos de cada elemento químico em uma molécula da de cada elemento químico em uma molécula da substância.substância.



Tabela 1Tabela 1 Fórmula molecular e fórmula mínima Fórmula molecular e fórmula mínima de algumas substânciasde algumas substâncias

Nome da substânciaNome da substância Fórmula molecularFórmula molecular Fórmula mínimaFórmula mínima

ÁguaÁgua HH22OO HH22OO

Peróxido de Peróxido de hidrogêniohidrogênio

HH22OO22 HOHO

GlicoseGlicose CC66HH1212OO66 CHCH22OO

Ácido sulfúricoÁcido sulfúrico HH22SOSO44 HH22SOSO44

SacaroseSacarose CC1212HH2222OO1111 CC1212HH2222OO1111



Agora que já compreendemos o conceito de Agora que já compreendemos o conceito de fórmula mínima, vamos aprender a obtê-la a partir da fórmula mínima, vamos aprender a obtê-la a partir da fórmula percentual.fórmula percentual.

Fórmula percentualFórmula percentual

Fórmula mínimaFórmula mínima??



Ex.7: Calcular a fórmula mínima de um composto que apresenta Ex.7: Calcular a fórmula mínima de um composto que apresenta 43,4% de sódio, 11,3% de carbono e 45,3% de oxigênio (massas 43,4% de sódio, 11,3% de carbono e 45,3% de oxigênio (massas atômicas: Na = 23, C = 12, O = 16).atômicas: Na = 23, C = 12, O = 16).ResoluçãoResolução::

DadosDados Divisão das porcentagens Divisão das porcentagens pelas massas atômicaspelas massas atômicas

Divisão pelo menor dos Divisão pelo menor dos valores encontradosvalores encontrados

Fórmula Fórmula mínimamínima

43,4% Na 43,4 = 1,88 23

1,88 = 20,94

Na2CO311,3% C 11,3 = 0,94

120,94 = 10,94

45,3% O 45,3 = 2,82 16

2,82 = 30,94



Ex.8: (UFPB)Ex.8: (UFPB) O principal responsável pelo sabor amargo O principal responsável pelo sabor amargo da cerveja é o mirceno. Sabendo-se que a composição da cerveja é o mirceno. Sabendo-se que a composição centesimal deste composto é centesimal deste composto é 88,2%88,2% em carbono e em carbono e 11,8%11,8% em hidrogênio, é correto afirmar que o mirceno tem em hidrogênio, é correto afirmar que o mirceno tem como fórmula mínima:como fórmula mínima:a) a) CC1010HH1616

b) b) CHCH22

c) c) CC33HH55

d) d) CC22HH22

e) e) CC55HH88


xx



Ex.9: (UFV-MG) Sabe-se que, quando uma pessoa fuma um cigarro, Ex.9: (UFV-MG) Sabe-se que, quando uma pessoa fuma um cigarro, pode inalar de 0,1 até 0,2 miligramas de nicotina. Descobriu-se em pode inalar de 0,1 até 0,2 miligramas de nicotina. Descobriu-se em laboratório que cada miligrama de nicotina contém 74,00% de laboratório que cada miligrama de nicotina contém 74,00% de carbono, 8,65% de hidrogênio e 17,30% de nitrogênio. Calcule a carbono, 8,65% de hidrogênio e 17,30% de nitrogênio. Calcule a fórmula mínima da nicotina. (Massas atômicas: C = 12, H = 1, N = 14)fórmula mínima da nicotina. (Massas atômicas: C = 12, H = 1, N = 14)

DadosDados Divisão das Divisão das porcentagens pelas porcentagens pelas

massas atômicasmassas atômicas

Divisão pelo menor dos Divisão pelo menor dos valores encontradosvalores encontrados

Fórmula Fórmula mínimamínima

74,0% C 74,0 = 6,17 12

6,17 = 51,24

C5H7N8,65% H 8,65 = 8,65

18,65 = 71,24

17,3% N 17,3 = 1,24 14

1,24 = 11,24

ResoluçãoResolução::



Ex.10: (VUNESP-SP) Considere as afirmações I, II e III, a respeito da Ex.10: (VUNESP-SP) Considere as afirmações I, II e III, a respeito da nicotina, cuja fórmula molecular é Cnicotina, cuja fórmula molecular é C1010HH1414NN22..

I.I. CC1010HH1414NN22 é também a fórmula mínima da nicotina. é também a fórmula mínima da nicotina.II.II. Cada molécula de nicotina é formada por 10 átomos de Cada molécula de nicotina é formada por 10 átomos de

carbono, 14 átomos de hidrogênio e 2 átomos de nitrogênio.carbono, 14 átomos de hidrogênio e 2 átomos de nitrogênio.III.III. 1 mol de moléculas de nicotina contém 10 mols de átomos de 1 mol de moléculas de nicotina contém 10 mols de átomos de

carbono, 14 mols de átomos de hidrogênio e 2 mols de átomos carbono, 14 mols de átomos de hidrogênio e 2 mols de átomos de nitrogênio.de nitrogênio.

Estão corretas as afirmações:Estão corretas as afirmações:a)a) I apenas.I apenas. d) I e III, apenas.d) I e III, apenas.b)b) I e II, apenas.I e II, apenas. e) I, II e III.e) I, II e III.c)c) II e III, apenas.II e III, apenas.


xx



Ex.10: (VUNESP-SP) Considere as afirmações I, II e III, a respeito da Ex.10: (VUNESP-SP) Considere as afirmações I, II e III, a respeito da nicotina, cuja fórmula molecular é Cnicotina, cuja fórmula molecular é C1010HH1414NN22..

I.I. CC1010HH1414NN22 é também a fórmula mínima da nicotina. é também a fórmula mínima da nicotina.II.II. Cada molécula de nicotina é formada por 10 átomos de Cada molécula de nicotina é formada por 10 átomos de

carbono, 14 átomos de hidrogênio e 2 átomos de nitrogênio.carbono, 14 átomos de hidrogênio e 2 átomos de nitrogênio.III.III. 1 mol de moléculas de nicotina contém 10 mols de átomos de 1 mol de moléculas de nicotina contém 10 mols de átomos de

carbono, 14 mols de átomos de hidrogênio e 2 mols de átomos carbono, 14 mols de átomos de hidrogênio e 2 mols de átomos de nitrogênio.de nitrogênio.

Estão corretas as afirmações:Estão corretas as afirmações:a)a) I apenas.I apenas. d) I e III, apenas.d) I e III, apenas.b)b) I e II, apenas.I e II, apenas. e) I, II e III.e) I, II e III.c)c) II e III, apenas.II e III, apenas.


xx



Ao realizar a preparação de 55, 6 g de uma substância sólida e branca, certo químico constatou que precisou combinar 8,28 g de fósforo, com cloro. Determine a fórmula mínima ou empírica desse composto, dadas as massas molares em g/mol: P = 30,97, Cl = 35,46.

P = __8,28 g___ ≈ 0,267 mol 30,97 g/molCl = __47,2 g___ ≈ 1,334 mol 35,46 g/molVisto que os valores não são inteiros, para descobrir a fórmula mínima é preciso dividir todos os valores pelo menor deles, que é o 0,267:P = 0,267_ = 1 0,267Cl = 1,334_ ≈ 5 0,267 ⇒ Assim, a fórmula mínima ou empírica desse composto é PCl5.


ATÉ AGORA APRENDEMOS A...ATÉ AGORA APRENDEMOS A...

1. Calcular a massa de cada elemento 1. Calcular a massa de cada elemento químico que existe em 100 partes de químico que existe em 100 partes de massa (100 g, 100 Kg) da substância.massa (100 g, 100 Kg) da substância.

2. Calcular a proporção mínima, em 2. Calcular a proporção mínima, em números inteiros, dos átomos de números inteiros, dos átomos de cada elemento químico em uma cada elemento químico em uma molécula da substância.molécula da substância.

Fórmula percentual Fórmula percentual ou centesimalou centesimal

Fórmula mínima Fórmula mínima ou empíricaou empírica

O que você deve saber sobrePodemos conhecer as grandezas que regem a quantificação dos fenômenos químicos identificando o comportamento da massa, do número de partículas e do volume de diferentes substâncias. As leis de Lavoisier e de Proust sustentam os estudos químicos quantitativos.

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Massa: g e suas relações de grandeza

Volume: L ou cm3 e suas relações de grandeza (22,4 L nas CNTP)

Quantidade de matéria: mol (grandeza química de quantificação de matéria)

Constante de Avogadro: 6,012x1023 = 1 mol

I. Unidades de medida

II. Massa atômica e Massa molecular

Massas atômicas na Tabela Periódica

Identificada a massa atômica e a atomicidade dos elementos que compõem uma substância, determina-se sua massa molecular.

II. Massa atômica e massa molecular

Massas moleculares a partir da Tabela Periódica

Mol: quantidade de matéria de um sistema que contém tantas entidades elementares quantos são os átomos contidos em 0,012 kg (12 g) de carbono-12.

III. Quantidade de matéria – mol

Volume, em litros, de 1 mol de partículas de uma substância. Para

um gás qualquer, em condições normais de temperatura e pressão

(CNTP), o valor do volume molar é 22,4 L.

IV. Volume molar

Lei de Lavoisier ou Lei da conservação da massa

V. Leis ponderais

Lei de Proust ou Lei das proporções constantes

V. Leis ponderais

Verificando a Lei de proust:

Leis volumétricas de Gay-LussacOs volumes de gases submetidos à mesma temperatura

e pressão que participam de uma reação química guardam

entre si uma relação de números inteiros e pequenos.

Hipótese de Avogadro

Volumes iguais de gases à mesma pressão e temperatura

apresentam a mesma quantidade de moléculas.

V. Leis ponderais

Estuda as relações que ocorrem entre as quantidades de substâncias que participam de uma transformação química.

No cálculo estequiométrico são comparados valores de mol, massa ou volume; a pureza da substância também é levada em conta.

VI. Cálculos químicos – Estequiometria

VII. Passos básicos para a resolução dos exercícios de cálculo estequiométrico

1. Escrever a equação devidamente balanceada.

2. Escrever as proporções molares de cada uma das substâncias envolvidas na reação.

3. Identificar de que substâncias são fornecidos dados e de quais se deseja obter valores.

4. Relacionar o(s) dado(s) fornecido(s) (substância conhecida) com o que se quer obter da(s) substância(s) desconhecida(s).

Que massa de enxofre reage com 1,12 g de ferro, formando sulfeto de ferro II?


Que massa de água é obtida na reação de 8 mol de gás oxigênio com hidrogênio, suficiente para consumir todo o oxigênio?


A decomposição térmica do carbonato de cálcio produz óxido de cálcio e dióxido de carbono. Decompondo-se 5,0 g de carbonato de cálcio impuro e recolhendo-se todo o dióxido de carbono produzido num recipiente contendo uma solução de hidróxido de bário, obtiveram-se 8,0 g de carbonato de bário.

Dados: Ca = 40; C = 12; O = 16; Ba = 137.

a) Escreva as equações das reações.

RESPOSTA:

b) Qual a pureza do carbonato de cálcio?

RESPOSTA:

O gás acetileno (C2H2), matéria-prima para o preparo de diversos compostos químicos, pode ser obtido pela reação do carbeto de cálcio (CaC2) com água à temperatura ambiente. O carbeto de cálcio é produzido industrialmente através da reação entre óxido de cálcio (CaO) e uma fonte de carbono (carvão mineral ou vegetal). As equações abaixo representam as reações ocorridas. Dados: massas molares (g/mol): CaO = 56; CaC2 = 64.

a) Supondo 100% de rendimento, a massa de carbeto de cálcio obtida a partir de 280,5 g de óxido de cálcio é:

b) Supondo 100% de rendimento, a massa de gás acetilenoobtida a partir de 280,5 g de óxido de cálcio é:

RESPOSTA:

RESPOSTA:

O corpo humano necessita diariamente de 12 mg de ferro. Uma colher de feijão contém cerca de 4,28 · 10-5 mol de ferro.

Quantas colheres de feijão, no mínimo, serão necessárias para que se atinja a dose diária de ferro no organismo?Dado: Fe = 56.

a) 1b) 3c) 5 d) 7e) 9

RESPOSTA: C

Obrigado!

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