1. Profª. Alda Ernestina dos Santos
Rio de Janeiro
21 de Janeiro de 2014
1
ESTEQUIOMETRIA
Conceitos e aplicações
2. 2
SUMÁRIO
Reações Químicas
Equações Químicas
Estequiometria
Lei de Lavoisier
Lei de Proust
Mol
Principais tipos de cálculos estequiométricos
3. 3
REAÇÕES QUÍMICAS
•Transformação da matéria
•Rearranjo dos átomos
•Rompimento de ligações nos reagentes estabelecimento de ligações
nos produtos
•Formação de novas substâncias
2 H2 (g) + O2 (g) 2 H2O (l)
+
Figura 1: Reação de formação da água, a partir de H2 e O2.
4. 4
EQUAÇÕES QUÍMICAS
• Representação gráfica das reações químicas
Reagentes Produtos
Eq. simplificada
Na (s) + H2O (l) NaOH (aq) + H2 (g)
Estado
físico
Índice
2 Na (s) + 2 H2O (l) 2 NaOH (aq) + H2 (g)
Eq. balanceada
Coeficiente
estequiométrico
5. 5
ESTEQUIOMETRIA
Análise quantitativa dos reagentes e dos produtos envolvidos
numa reação
Regida por duas leis ponderais principais
Lei de Lavoisier e Lei de Proust
Permite estabelecer :
-Proporção entre reagentes e produtos
-Quantidade de reagente consumida
-Quantidade de produto formada
-Rendimento da reação
-Reagente limitante
Estequio | metria
(elemento) | (medida)
6. 6
LEI DE LAVOISIER
(Lei da conservação das massas)
“Na natureza nada se cria e nada se perde, tudo se transforma”
Em um sistema fechado a quantidade de matéria não é alterada
Massa dos reagentes = massa dos produtos
Deu origem à química moderna
12g + 32g 44g
4g + 32g 36g
C (graf) + O2 (g) CO2 (g)
+
2 H2 (g) + O2 (g) 2 H2O (l)
+
Antonie Lavoisier (1743-1794)
7. 7
LEI DE PROUST
(Lei das proporções constantes)
“A proporção, em massa, dos elementos que participam da composição
de uma substância é sempre constante e independente
do processo químico pelo qual a substância é obtida ”
Proporção constante entre as massas dos reagentes e produtos
C (graf) + O2 (g) CO2 (g)
+
12g + 32g 44g
+
2 C (graf) + 2 O2 (g) 2 CO2 (g)
2 x 12g + 2 x 32g 2 x 44g
Joseph Proust (1754-1826)
8. 8
AFINAL, O QUE É MOL?
Quantidade de matéria Mol n
Unidade de medida do SI que expressa a quantidade de matéria
nC = 12 = 6,0221 x 1023 átomos de C
1,99265
Figura 2: Tabela apresentando as principais grandezas e unidades de medida do SI e seus respectivos símbolos.
9. 9
QUANTO VALE O MOL?
1 mol de átomos = 6,02 x 1023 átomos 1 mol de moléculas = 6,02 x 1023 moléculas
1 mol de íons = 6,02 x 1023 íons
Figura 3: Representação da quantidade relativa a 1 mol de diferentes elementos e substâncias.
10. 10
CONSTANTE DE AVOGADRO
6,02 X 1023
1 mol de partículas X gramas
22,4 L de gás
nas CNTP
CO2
1 mol = 6,02 x 1023 moléculas = 44 g = 22,4 L
He
1 mol = 6,02 x 1023 átomos = 4 g = 22,4 L
Amedeo Avogadro (1776-1856)
11. 11
CÁLCULO ESTEQUIOMÉTRICO
1 - Determinação do número de mols, átomos, moléculas ou
íons envolvidos nas reações
2- Proporção entre reagentes e produtos
3 - Quantidade de reagentes e produtos envolvidos
4 - Volumes envolvidos nas reações com gases
5- Rendimento de uma reação
6- Determinação do reagente limitante e reagente em excesso
12. 12
1 - Quantidade de matéria
1 – O propano (C3H8) é um dos componentes do gás de cozinha
(GLP). Sabendo-se que 132 g de propano sofreram combustão.
Determine: (Dados: MM C3H8 = 44 g/mol)
a) O número de mols de C3H8 que reagiu
b) A equação balanceada do processo
c) Número de moléculas de C3H8 que reagiu
1 mol de C3H8 44 g de C3H8
X mol C3H8 132 g de C3H8
X = 3 mols C3H8
3 C3H8 (g) + 15 O2 (g) 9 CO2 (g) + 12 H2O (l)
1 mol de C3H8 6,02 x 1023 moléculas
3 mols de C3H8 X moléculas
X = 1,806 x 1024 moléculas
13. 2 – Proporção entre reagentes e produtos
2 – A amônia é uma substância de grande utilidade em diversos processos
industriais. Sabendo-se que tal substância é obtida pela reação entre os
gases nitrogênio (N2) e hidrogênio (H2). Relacione a massa e volume de
gás de todas as substâncias envolvidas quando emprega-se 1, 3 e 5 mols
de N2. Dados: N2 = 28 g/mol; H2 = 2 g/mol; NH3 = 17 g/mol
1 mol de N2 3 mols de H2 2 mols de NH3
28 g de N2 6 g de H2 34 g de NH3
3 mols de N2 9 mols de H2 6 mols de NH3
84 g de N2 18 g de H2 102 g de NH3
140 g de N2 30 g de H2 170 g de NH3
112 L de N2 336 L de H2 224 L de NH3
N2 (g) + 3 H2 (g) 2 NH3 (g)
22,4 L de N2 67,2 L de H2 44,8 L de NH3
67,2 L de N2 201,6 L de H2 134,4 L de NH3
5 mols de N2 15 mols de H2 10 mols de NH3
14. 14
3 - Quantidade de reagentes e produtos envolvidos
3 – Os camelos armazenam a gordura triestearina (C57H110O6), em suas corcovas.
Além de ser fonte de energia, a gordura é também uma fonte de água pois,
quando ela é usada ocorre a seguinte reação:
Com base nesta reação calcule: Dados: C57H110O6 = 890 g/mol; O2 = 16 g/mol; CO2
= 44 g/mol; H2O = 18 g/mol
a) A massa de H2O obtida da queima de 454 g de triestearina
b) A massa de oxigênio necessária para oxidar essa quantidade de triestearina
2 C57H110O6 (s) + 163 O2 (g) 114 CO2 (g) + 110 H2O (l)
1780 g de C57H110O6 1980 g de H2O
454 g de C57H110O6 X g de H2O
X = 505 g de H2O
1780 g de C57H110O6 5216 g de O2
454 g de C57H110O6 X g de O2
X = 1330 g de O2
15. 15
4- Volumes envolvidos nas reações com gases
4 – Um carro pode emitir a cada minutos 600 litros de gases, dos quais 4% em volume
correspondem ao gás tóxico monóxido de carbono (CO). A redução da emissão de CO
é possível transformanando-o em CO2, através da reação com excesso de ar, no
interior do catalisador do automóvel.
Com base nestas informações pergunta-se:
Qual a quantidade de CO em mols, emitida pelo veículo em um período de 1 hora?
1 Cálculo do volume de CO emitido em 1 hora
2 Cálculo do número de mols CO de emitido em 1 hora
600 L de gases 100%
X L de CO 4%
24 L de CO
x 60
1440 L/h de CO
1 mol de CO 22,4 L
X mols de CO 1440 L
64, 3 mols de CO
16. 16
5- Rendimento de uma reação
5 – A cal virgem (CaO) é obtida industrialmente a partir da decomposição
térmica do calcário (CaCO3) como representado na equação a seguir :
Sabendo-se que a decomposição térmica de 42,73 g de CaCO3, produziu
17,5 g de CO2, determine o rendimento da reação.
Dados: CaCO3 = 100 g/mol; CO2 = 44 g/mol
CaCO3 (s) CaO (s) + CO2 (g)
∆
100 g de CaCO3 44 g de CO2
42,73 g de CaCO3 X g de CO2
X = 18,8 de CO2
Rendimento = (17,5 / 18,8) x 100
93,1 %
17. 17
REAGENTE LIMITANTE E REAGENTE EM EXCESSO
Reagente Limitante
Determina o rendimento
máximo do produto
Reagente em excesso
Presente em quantidade
acima da necessária
Figura 4: Analogia, associando chassis e rodas de automóveis, aos conceitos de reagente limitante e em
excesso, respectivamente.
http://www.alunosonline.com.br/quimica/reagente-excesso-reagente-limitante.html
18. 18
6- Determinação do reagente em excesso
6 – Carbeto de cálcio (CaC2) reage com água para formar hidróxido de cálcio e
acetileno. Qual é o reagente limitante quando 100 g de água reage com 100g
de carbeto de cálcio?
Dados: CaC2 = 64,1 g/mol;
Cálculo da quantidade de C2H2 produzida por 100 g CaC2 que reagirá
Cálculo da quantidade de C2H2 produzida por 100 g de H2O que reagirá
Cálculo da quantidade de reagente em excesso
CaC2 (s) + 2 H2O (l) Ca(OH)2 (aq) + C2H2 (g)
64,1 de CaC2 26 g C2H2
100 g de CaC2 X g de C2H2
40,6 g de C2H2
36 g de H2O 26 g de C2H2
100 g de H2O X g de C2H2
72,2 g de C2H2
64,1 de CaC2 36 g H2O
100 g de CaC2 X g de H2O
56,2 g de H2O
43,8 g de H2O
19. 44
“Os investimentos em conhecimento geram os melhores
dividendos ”
BIBLIOGRAFIA
ATKINS, P.W.; JONES, L. Princípios de química: questionando a vida moderna e o meio
ambiente. 5ª ed. Trad. Ricardo Bicca Alencastro. Porte Alegre : Bookman. 2006. 1048 p.
KOTZ, J.C.; TREICHEL, P.M.; WEAVER, G.C. Química geral e reações químicas vol. 1. São
Paulo: Cengage Learning. 2009. 708p.
