Cálculos EstequíométricosCONCEITOS BÁSICOS ELEMENTOS → → → SUBSTÂNCIAS → → → ESTEQUIOMETRIA: é a relação existente entre as quantidades químicas dos reagentes e produtos. Para a resolução de exercícios de cálculos estequiométricos, podemos considerar os seguintes passos abaixo: 1º Passo: MONTAR A EQUAÇÃO Uma equação química nada mais é que uma receita. Ela nos diz quem são os ingredientes que iremos chamar de REAGENTES QUÍMICOS ou simplesmente REAGENTES, e nos diz também quem são os PRODUTOS. Esquematicamente, temos: REAGENTES → PRODUTOS NaCl(aq) + H2O(l) HCl(aq) + NaOH(aq) → Os exercícios de cálculos estequiométricos muitas vezes trazem a reação química de forma descritiva, ou seja, ele irá contar o que está ocorrendo, quem são os reagentes e produtos formados, sendo necessário transcrevê-lo para a forma de equação química. Para isso temos de conhecer as principais funções inorgânicas e/ou orgânicas, caso não seja fornecido as fórmulas químicas. Mas uma receita, seja ela de bolo, de pão ou de pizza, deve trazer além dos ingredientes as suas QUANTIDADES, o que não é diferente para as equações químicas. Para saber as quantidades de reagentes e produtos, devemos balancear uma equação. 2º Passo: BALANCEAR A EQUAÇÃO Uma equação química balanceada é fundamentalmente importante para compreender as bases da química quantitativa, ou seja, as quantidades de reagentes que entram numa reação e as quantidades de produtos formados por esta mesma reação. Você deve sempre balancear uma equação química antes de começar a trabalhar com cálculos estequiométricos. Uma equação química não balanceada é como uma receita de bolo sem as quantidades de ingredientes necessários. Não tem função nenhuma! Uma equação balanceada garante que as mesmas quantidades de átomos dos elementos envolvidos apareçam dos dois lados da equação (tudo que entra, sai!). 2 Fe(s) + 3 Cl2(g) 2 FeCl 3(s) Coef icientes Estequiométricos Professor IGOR SABURO SUGA não há necessidade de se fazer transformações de unidades para resolução do exercício. em seguida acerte os coeficientes para os elementos a partir da maior molécula. podemos transformá-los em números de mols. Dica: deixe o oxigênio para ser balanceado por último. mg. Professor IGOR SABURO SUGA . Lembrando que número de mols (n) é: Gramas do Reagente A Divisão pela Massa Molar (g/mol) Número de Mols do Reagente A Multiplicação pela Massa Molar (g/mol) Dependendo do exercício. geram 4. a resolução é facilitada transformando as quantidades estequiométricas dadas em mol. Caso os dados estejam em gramas.0 mols de Cl2(g).0 mols de PCl3(l). nunca se esquecendo de anotar também as unidades (p.ex. por exemplo.0 mol de P4(s) ao reagir com 6. g. mol. procure a maior molécula (geralmente aquela que apresenta a maior quantidade de átomos) e atribua coeficiente estequiométrico 1. 4º Passo: TRANSFORMAR A EQUAÇÃO NAS MESMAS UNIDADES DOS DADOS E DA PERGUNTA Uma coisa que passa muitas vezes despercebido pelos alunos é que a equação química devidamente balanceada apresenta os coeficientes estequiométricos EM MOL. Observe a equação balanceada abaixo: P4(s) + 6 Cl2(g) → 4 PCl3(l) Nela. 3º Passo: COLETAR OS DADOS E A(S) PERGUNTA(S) Uma boa conduta de resolução de exercícios de cálculos estequiométricos (também válido para exercícios de física e matemática) é retirar do enunciado os dados e a pergunta. lê-se: cada 1. L). Para isso basta que se divida o valor em massa pela massa molar da substância. garantindo que as quantidades de reagentes sejam iguais às de produtos. Os exercícios podem trazer os dados em mol e a pergunta também em mol.Cálculos Estequíométricos Balanceando uma equação química Para balancear uma equação química. É necessário que se treine bastante este tipo de exercício para adquirir tal sensibilidade. Sendo assim. kg. para quantidades em massa. onde se tem uma base a ser seguida (receita = equação química balanceada) e se procura saber o quanto será produzido (ou consumido) se utilizarmos uma quantidade diferente daquela que foi estabelecida na receita.4 L cV * Note que nas mesmas condições de Pressão e Temperatura. a proporção em mol segue a proporção em volume Exemplo Numérico: Reação Química Proporção em Mols Em Moléculas Em Massa Em Volume (CNTP) Em Volume (mesmas condições de P e T) 2 H2 2 mols de H2 2 x 6x1023 2 x 2 gramas 2 x 22. calcule: RESOLUÇÃO 1º Passo: montando a reação de combustão (sinônimo = queima. reação com oxigênio) do propano A quantidade de água.4 L 1V → 2 H 2O 2 mols de H2O 2 x 6x1023 2 x 18 gramas 2 x 22. você irá perceber que terá em mãos três dados. cuja fórmula molecular é C3H8.4 L 2V + O2 1 mol de O2 1 x 6x1023 1 x 32 gramas 1 x 22. C3H8(g) + O2(g) → CO2(g) + H2O(v) Professor IGOR SABURO SUGA . observe a tabela abaixo: Reação Química Proporção em Mols Em Moléculas Em Massa Em Volume (CNTP) Em Volume (mesmas condições de P e T) aA a mols a x 6x1023 a x MM (A) a x 22. em gramas.4 L aV + bB b mols b x 6x1023 b x MM (B) b x 22. EXEMPLO 1: A combustão completa do propano. Os cálculos estequiométricos são muito parecidos com receitas de culinária. formada pela reação. Suponha que numa reação de combustão de propano tenha sido utilizada uma massa igual a 88.Cálculos Estequíométricos Para facilitar a transformação dos dados.4 L bV → cC c mols c x 6x1023 c x MM(C) c x 22. gera água e gás carbônico.0g deste composto. Sendo assim. bastando apenas resolver uma regra de três para ter a resposta de sua pergunta.4 L 2V 5º Passo: RESOLVER A REGRA DE TRÊS Após resolver os passos acima. Vamos utilizar a receita para chegar neste resultado. Vamos transformar os coeficientes estequiométricos que estão em mols para gramas. maior molécula 1 C3H8(g) + O2(g) → CO2(g) + H2O(v) Faça o balanceamento dos carbonos: 3 carbonos nos reagentes. Devemos saber as massas molares destes compostos. 44 g 88 g + 5 O2(g) 3 CO2(g) + 4 H2O(v) 4 . em gramas. devemos ter três carbonos também nos produtos 1 C3H8(g) + O2(g) → 3 CO2(g) + H2O(v) Faça o balanceamento dos Hidrogênios: 8 hidrogênios entrando.Cálculos Estequíométricos 2º Passo: balancear a equação acima Dê coeficiente 1 para o propano. MM(propano) = 3 x C + 8 x H = 44 g/mol e MM(água) = 2 x H + 1 x O = 18 g/mol. devemos ter também 8 saindo nos produtos 1 C3H8(g) + O2(g) → 3 CO2(g) + 4 H2O(v) Finalmente faça o balanceamento dos oxigênios: temos no total 10 oxigênios nos produtos. multiplicando-os pelas massas molares. 1 mol de C3H8 → 4 mols de H2O 1 x MM (propano) → 4 x MM (H2O) 1 x 44 g de C3H8 → 4 x 18 g de H2O 5º Passo: Resolvendo a regra de Três Queremos saber quantos gramas de água são formados pela queima de 88g de propano. com as mesmas unidades da equação. formada pela reação 4º Passo: transformação de unidades As substâncias envolvidas na pergunta são o propano e a água.0 g Pergunta: A quantidade de água. Com isso termos dados e a pergunta. 18 g X Professor IGOR SABURO SUGA . 1 Sinônimos Dados C 3H 8(g) 1 . 1 C3H8(g) + 5 O2(g) → 3 CO2(g) + 4 H2O(v) 3º Passo: anotar dados e pergunta Dado: massa utilizada de propano = 88. X = 14 mol de H 2O Professor IGOR SABURO SUGA . chamado de combustível do futuro. Sendo assim. Sendo assim podemos escrever a receita como uma equação química.4 L Y (L) + 2 H 2O (v) 2 mol X (mol) 2 . sobrando duas dessas ao final. Pergunta-se: Qual o número de mol (X) de oxigênio consumido nesta reação. 6x1023 moléculas Z (moléculas) O dad o é a metad e d o val or d a r ecei ta 1 mol de O2 11. também temos situações destas em reações químicas. o produto: 2 Pf + 1 Qj → 1 Pf2Qj Se você tiver 10 fatias de Pão e 7 fatias de Queijo. onde Pf2Qj é o sanduiche. gerando também uma menor quantidade. 22. A quantidade de produto formado é sempre limitada por aquele que está em menor quantidade. Todo pão é consumido com sobra de queijo.Cálculos Estequíométricos EXEMPLO 2: O metano (CH4) é o principal componente do gás natural. reação com oxigênio) de 8.2 L de CO2 6x10 23 moléculas Reagente Limitante Suponha que você queira fazer um Sanduiche utilizando uma fatia de Queijo com duas fatias de Pão de forma. Da mesma forma que isso pode ocorrer com receitas culinárias. qual o volume de dióxido de carbono produzido (Y). Realizou-se a combustão (queima. O número de moléculas (Z) de água formada.0g deste composto. Vamos chamar Queijo de Qj e Pão de forma de Pf. pode reagir com oxigênio numa reação de combustão gerando água como produto numa reação que libera grande quantidade de energia.0 g + 2 O2(g) CO2(g) 1 . quantos sanduiches poderão ser feitos? Perceba que para 10 fatias de pão poderão ser feitos 5 sanduiches com uso de 5 fatias de queijo. ou seja. Resolução: CH 4(g) Sinônimos Dados 1 .X = 10 mol de H 2 O Cálculo consider ando o O2 como sendo o limitant e 1 mol de O2 --------------.2 mol de H2 O 7 mol de H 2 --------------. Vamos a um exemplo: Hidrogênio. Qual a quantidade de água formada quando se reage 10 mol de H2 com 7 mol de O2? 2 H 2(g) Sinônimos Dados 2 mol 10 mol + O 2(g) 1 mol 7 mol 2 H2 O(v) 2 mol X Cálculo considerando o H 2 como sendo o limit ante 2 mol de H 2 --------------.2 mol de H 2O 10 mol de H 2 --------------. podemos dizer que o queijo está em excesso em relação ao pão e este por sua vez está limitando a formação de sanduiche. Considerando a reação feira nas condições normais. 16 g 8. 5 mol de O2 5 mol de oxigênio são necessários para consumir todo hidrogênio com sobra de 2 mol de O2 Excesso 2 H2(g) Quantidades Iniciais Reação Quantidades Finais 10 mol -10 mol 0 mol + O2(g) 7 mol -5 mol 2 mol → 2 H2O(v) 0 mol +10 mol 10 mol Professor IGOR SABURO SUGA . iremos produzir 10 mol de H2O com o hidrogênio sendo o limitante! 2 H 2(g) Sinônimos Dados 2 mol 10 mol + O2(g) 1 mol 7 mol Excesso 2 H 2 O(v) 2 mol X Cálculo da quantidade em excesso 2 mol de H 2 --------------. Sendo assim. será gerado a menor quantidade de produto. ou seja. É importante ter em mente que nunca podemos formar duas quantidades diferentes de um mesmo produto.1 mol de O2 10 mol de H 2 --------------.Cálculos Estequíométricos Observe que foi calculado acima as quantidades de água formada considerando tanto o hidrogênio quanto o oxigênio como sendo o reagente limitante. qual será a quantidade real de água produzida neste exemplo? Como aquele reagente que está em menor quantidade limita a reação.