EPR-03

Cálculos com fórmulas e equações
químicas
Capítulo 3
Beatriz Gonzaga Faria
Andrielle Silva Sousa
TÓPICOS
1 - Equações químicas
2 - Reatividade química
3 - Tipos de reação
4 - Massas moleculares
5 - O mol
6 - Massa molar
7 - Conversões
8 - Fórmula mínima
9 - Reagentes limitantes
10 - Rendimentos teóricos
11 - CO2 e o efeito estufa
ESTEQUIOMETRIA
Análise da natureza quantitativa das fórmulas e reações químicas
Cálculos baseados nas leis de:
• Lavoisier
Lei da conservação das massas
A + B
C + D
ma + mb
• Proust
=
mc + md
Lei das proporções definidas
A + B
C + D
ma
ma’
=
mb = mc = md
mb’
mc’
md’
= constante
Equações químicas
Representam reações químicas
Exemplo:
CH4 + O2  CO2 + H20
(não balanceada)
COEFICIENTE = quantidade
ÍNDICE = identidade
CH4 + 2 O2
reage
REAGENTES

CO2 + 2 H20
forma
PRODUTOS
(balanceada)
Reatividade química
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)
Fila de reatividade dos metais
Utilizada para saber se a reação ocorre
Metais > Metais > Al > Mn > Zn > Cr > Fe > Ni > Sn > Pb > H > Cu >
alcalinos alcalinoterrosos
Hg > Ag > Au
Exemplo:
AB + C
CB + A
Ocorre se C for mais
reativo que A
Tipos de reações
Reação de síntese
A +
B
Duas substâncias
simples
ou
Exemplo:
2 Fe + S2
AB
substância
composta mais
complexa.
composta
Caso particular
Metal + ametal = sólido
iônico
2 FeS
Tipos de reações
Exemplo:
Reação de análise
CaCO3 (s)
Substâncias
mais simples
Substância
composta
AB
A
Calor
+
B
Pirólise
“i”
Eletrólise
luz
Fotólise
CaO(s) + CO2(g)
Tipos de reações
Reação de combustão
combustível
Hidrocarbonetos + O2
ou
Derivados
comburente
oxigenados
Exemplo: C3H8(g) + 5 O2 (g)
CO2 + H2O
3 CO2(g) + 4 H20 (g)
Caso particular
Reação de oxidação
Glicose + O2
CO2 + H2O
Massa molecular
É a soma das massas atômicas de cada átomo em sua fórmula química
Exemplo :
MM de C6H1206 = 6 (12,0 u) + 12 (1,0 u) + 6 (16,0 u) = 180,0 u
• A composição percentual é a porcentagem em massa de cada
elemento em determinada substância.
% do elemento = (número de átomos do elemento ∙ (MA) ∙ 100)
(MM da substância)
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%
O mol
Um mol é a quantidade de matéria que contém tantos objetos (átomos,
moléculas ou o que considerarmos) quanto o número de átomos em
exatamente 12 g de 12C isotopicamente puro.
• 1 mol = 6,0221421 x 1023 = constante de Avogadro.
•
EXERCÍCIO:
Calcule o número de átomos de H em 0,350 mol de C6H12O6.
Solução:
mol de C6H12O6
moléculas de C6H12O6
átomos de H
Átomos de H = (0,350 mol C6H1206) ∙ 6,02.1023 moléculas ∙ 12átomos de H
1 mol C6H12O6
= 2,53 x 1024 átomos de H
1 molécula
Massa Molar
É a massa em gramas de um mol de certa substância ( g/mol)
• Sempre numericamente igual à sua massa molecular (em u).
•
Relações Molares
Nome
Nitrogênio
atômico
Nitrogênio
molecular
Massa
Fórmula
molecular (u)
N
N2
14,0
28,0
Massa
molar
(g/mol)
Número e tipo de partícula
em 1 mol
14,0
6,02 ∙ 1023 átomos de N
28,0
6,02 ∙ 1023 moléculas de N2
2 (6,02 ∙ 1023) átomos de N
6,02 ∙ 1023 unidades de BaCl2
Cloreto de
BaCl2
208,2
208,2
bário
2 (6,02 ∙ 1023) íons de ClExercício: 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,
mols 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
1 mol de Ca(NO3)2
= 71,1 g de Ca(NO3)2
Fórmulas mínimas a partir de análise
Porcentagem
em massa dos
elementos
Fórmula
mínima
Supor 100 g
de amostra
Calcular
razão molar
Massa de cada
elemento
Use massas
atômicas
Mols de cada
elemento
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:
3x
C
:
H
:
O
1,00 : 1,33 : 1,00 = 3 : 4 : 3
Fórmula Mínima= C3H4O3
Fórmula 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 limitantes
• É o reagente completamente consumido em uma reação.
• Determina (limita) a quantidade de produto formada.
Ex.:
N2(g) +
3 mols
Em excesso
3 H2(g)
2 NH3(g)
6 mols
???
Limitante
Rendimentos teóricos
• Quantidade de produto formada calculada quando todo o
reagente limitante foi consumido.
Rendimento Teórico < Rendimento Real
Rendimento percentual =
Rendimento real
Rendimento teórico
x 100 %
CO2 e o Efeito Estufa
Petróleo / carvão
combustíveis
20 bilhões de toneladas
de CO2 na atmosfera por
ano.
Fotossíntese/ oceanos
Excesso
Mudanças climáticas
Referências bibliográficas
• Química : A ciência central – Ed. Pearson–
Brown , Lemay , Bursten.
• Sites de busca.