Introdução O cálculo das quantidades das substâncias envolvidas numa reação química é chamado estequiometria — palavra derivada do grego stoicheia = partes mais simples e metreim = medida. Para efetuarmos os cálculos estequiométricos, devemos conhecer as proporções existentes entre os elementos que formam as diferentes substâncias. Estas proporções são perceptíveis pelo conhecimento das fórmulas das substâncias. Tipos de fórmulas 1- Formula percentual A fórmula percentual indica a porcentagem em massa de cada elemento que constitui a substância. Uma maneira de determinar a fórmula percentual é partir da fórmula molecular da substância, aplicando os conceitos de massa atômica e massa molecular. Por exemplo, sabendo que a fórmula molecular do metano é CH4 e que as massas atômicas do carbono e do hidrogênio são, respectivamente, 12 e 1, temos: C=12.1=12 CH 4 + H= 1.4= 4 MM= 16 Assim, na massa molecular igual a 16, o carbono participa com 12 e o hidrogênio com 4. Logo: 16 100% 16 100% H C 12 x 4 x x=75% de carbono x=25% de hidrogênio Desse modo, temos: C75%H25% 2- Fórmula mínima ou empírica A fórmula mínima indica a menor proporção, em números inteiros de mol, dos átomos dos elementos que constituem uma substância. Ao determinar a fórmula mínima, devemos: a) calcular o número de mol de átomos de cada elemento; b) dividir os resultados pelo menor valor encontrado. Vejamos um exemplo: Uma amostra contém 2,4 g de carbono e 0,6 g de hidrogênio (Dados: massas atômicas: C = 12, H = 1). Para determinar a fórmula mínima do composto, devemos inicialmente calcular o número de mol (n) de átomos de cada elemento. C m 2,4g n= MM 12g/mol H 0,6g 1g/mol 0,2mol 0,6mol número de mol de átomos Em seguida devemos determinar as menores proporções possíveis, em números inteiros: 0,2mol =1 0,2 0,6mol =3 0,2 relação entre o nº de mol Assim, a fórmula mínima é CH3. 3- Fórmula molecular A fórmula molecular indica o número real de átomos na molécula. Em alguns casos, a fórmula molecular é igual à fórmula mínima; em outros, porém, é um múltiplo inteiro da fórmula mínima. Fórmula molecular = (fórmula mínima)n Em que n é inteiro. Assim, temos: fórmula molecular fórmula mínima H2O H2O C6H6 :6 CH P4O10 C2H2 :2 :2 P2O5 CH A fórmula molecular pode ser determinada de várias maneiras. Vejamos algumas delas. - 1º método: A partir da porcentagem em massa, calculando a fórmula mínima. Vitamina C (massa molecular = 176) C = 40,9% em massa = 40,9g 100g C = 4,55% em massa = 4,55g C = 54,6% em massa = 54,6g 40,9g número de mol 12g/mol de átomos 3,41mol 4,55g 1g/mol 4,55mol 54,6g 16g/mol 3,41mol 3,41mol relação entre o 3,41 número de mol 1mol 4,55mol 3,41 1,33mol 3,41mol 3,41 1mol Como os valores encontrados não são inteiros, deve-se multiplicá-los por um mesmo número que permita obter a menor proporção de números inteiros. Nesse caso, o número adequado é 3. Assim: C 1mol H 1,33mol x3 O 1mol x3 3mol x3 4mol 3mol A relação entre a fórmula mínima e a molecular pode ser feita da seguinte maneira: fórmula mínima C3H4O3 MM = 88 fórmula molecular (C3H4O3)n MM = 176 Logo, temos que: (C3H 4O3 ) n = 176 88n = 176 n = 2 (C3H 4O3 ) 2 fórmula molecular:C6 H8O6 - 2º método: Relacionando as porcentagens em massa com a massa molecular do composto. C=40,9% H=4,55% MM=176 Considerando que sua fórmula molecular seja: Cx H y Oz , O=54,6% agora devemos relacionar as porcentagens em massa com as massas atômicas e a massa molecular: Cx 12x Hy 1y + 40,9% + 4,55% Oz 16z = 54,6% 176 100% 176 100% Cx 12x 40,9% 176 100% Hy 1y 4,55% 176 100% Oz 16z 54, 6% x=6 y=8 z=6 Fórmula molecular C6H8O6