QUÍMICA CÁLCULOS ESTEQUIOMÉTRICOS

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1 QUÍMICA CÁLCULOS ESTEQUIOMÉTRICOS

2 CÁLCULOS ESTEQUIOMÉTRICOS Os cálculos estequiométricos correspondem aos cálculos de massa, de quantidade de matéria e em alguns casos, de volumes das substâncias envolvidas em uma reação química. RELAÇÕES ENTRE GRANDEZAS: A quantidade de matéria de uma substância, em mol, está relacionada com outras grandezas e, portanto, com outras unidades.

3 Exemplos: contém moléculas (constante de Avogadro) 1 mol de CO ocupa 22,4 L nas CNTP (volume molar a 1 atm e 25 ºC) tem massa 28 g (massa molar 28 g/mol)

4 Com base nesses exemplos, é possível interpretar a equação química que representa a reação de combustão do monóxido de carbono de forma mais ampla. 2 CO(g) + 1 O2(g) 2 CO2(g) Proporção molecular 2 moléculas 1 molécula 2 moléculas Proporção molar 2 mol 1 mol 2 mol Proporção volumétrica 2x 22,4 L = 44,8 L 1x22,4 = 22,4 L 2x 22,4 L = 44,8 L (CNTP) (CNTP) (CNTP) Proporção em massa 2 x 28 g = 56 g 1x32 g = 32 g 2 x 44 g = 88 g

5 Reação de Fotossíntese 6 CO2(g) + 6 H2O (l) C6H12O6(s) + 6O 2(g) Proporção entre as quantidades de matéria: corresponde à proporção estabelecida pelos seus respectivos coeficientes. Exemplo 1: Calcule quanto oxigênio (O2), em quantidade de matéria, é formado quando 15 mol de dióxido de carbono (CO2) são consumidos na reação de fotossíntese.

6 Reação de Fotossíntese 6 CO2(g) + 6 H2O (l) C6H12O6(s) + 6O 2(g) Exemplo 2: Determine a quantidade necessária de dióxido de carbono, em quantidade de matéria, para produzir 5 mol de glicose (C6H12O6).

7 Proporção entre números de moléculas: Nesse caso, é possível fazer o cálculo estequiométrico em termos de quantidade de matéria e, depois, converter essa quantidade em número de moléculas ou realizar diretamente o cálculo, lembrando que 1 mol corresponde a 6,0 x10 23 entidades elementares. 6 CO2(g) + 6 H2O(l) C6H12O6(s) + 6O 2(g) Exemplo 1: Calcule o número de moléculas de água consumidas na formação de 10 mol de oxigênio durante a fotossíntese.

8 6 CO2(g) + 6 H2O(l) C6H12O6(s) + 6O 2(g) Exemplo 2: Quantas moléculas de dióxido de carbono são consumidas na formação de 18x10 23 moléculas de glicose, C6H12O6?

9 Proporção entre massas e quantidade de matéria: para obter a proporção entre massas e quantidade de matéria, a conversão de unidades na proporção estequiométrica deve ser feita por meio das massas molares. 6 CO2(g) + 6 H2O (l) C6H12O6(s) + 6O 2(g) Exemplo 1: Determine a massa de dióxido de carbono, em gramas, consumida quando são formados 20 mol de glicose. Massa molar do CO2 = 44 g/mol.

10 6 CO2(g) + 6 H2O (l) C6H12O6(s) + 6O 2(g) Exemplo 2: Calcule a massa de oxigênio formada durante a fotossíntese quando o consumo de água é de 360 g. Massa molar da água = 18 g/mol; Massa molar do O2 = 32 g/mol.

11 Proporções entre volumes de gases e quantidade de matéria: A conversão de unidades na proporção estequiométrica é feita com a substituição de 1 mol de gás pelo volume molar da substância gasosa, nas condições de temperatura e pressão em que ela se encontra. Se o sistema estiver nas CNTP, o volume molar é de 22,4 L/mol. Caso contrário, determina-se a quantidade de matéria pelo cálculo estequiométrico, e o volume pode ser obtido por meio da equação de estado dos gases. PV = n R T Em que R = 0,082 atm.l/mol.k ou R = 62,3 mmhg.l/mol.k P pressão V volume n número de mol R constante universal dos gases T - temperatura Tkelvin = t ºC n = m/mm

12 Proporções entre volumes de gases e quantidade de matéria: 6 CO2(g) + 6 H2O (l) C6H12O6(s) + 6O 2(g) Exemplo 1: Calcule o volume de CO2 consumido nas CNTP, em litros, na formação de 5 mol de glicose. Exemplo 2: Calcule o volume, em litros de CO2 consumido nas reação de fotossíntese em que 5 mol de O2 são formados, a 27 ºC e 2 atm.

13 CÁLCULOS ESTEQUIOMÉTRICOS REAGENTE LIMITANTE E REAGENTE EM EXCESSO Em geral, os químicos desejam preparar a maior quantidade possível de um composto a partir de determinada quantidade de reagentes. Para isso, eles devem verificar as quantidades disponíveis de reagentes e fazer o cálculo do quanto utilizar de cada material. Considere, por exemplo, a reação entre o monóxido de carbono e o oxigênio, representada pela equação química balanceada a seguir: N2(g) + H2(g) 2NH3(g)

14 CÁLCULOS ESTEQUIOMÉTRICOS REAGENTE LIMITANTE E REAGENTE EM EXCESSO Reagente limitante: o reagente consumido totalmente em uma reação química. Reagente em excesso: o reagente presente numa quantidade superior à necessária para reagir com quantidade presente do reagente limitante.

15 CÁLCULOS ESTEQUIOMÉTRICOS Exemplo 1: Calcule quantos mols de HCl(g) serão produzidos na reação d e 2 mol de H2(g) com 3 mols de Cl2(g). Determine o reagente limitante e o reagente em excesso. Resposta: 4 mols de HCl Reagente limitante: H2 Reagente em excesso: Cl2 Exemplo 2: calcule a massa de Na2SO4 formada pela mistura de 10 g de H2SO4 com 8,0 g de NaOH. Dados: Massa molar H2SO4 = 98 g/mol; do NaOH = 40 g/mol, do Na2SO4 = 142 g/mol. Resposta: 14,2 g de Na2SO4 Reagente limitante: NaOH Reagente em excesso: H2SO4

16 CÁLCULOS ESTEQUIOMÉTRICOS Exemplo 3: Numa das etapas da fabricação do ácido nítrico, a amônia reage com o oxigênio de acordo com a seguinte equação: 4NH3(g) + 5O2(g) 4NO(g) + 6H2O(g) Ao empregar 10 mol de amônia e 15 mol de gás oxigênio: a) Qual a quantidade em mols de NO que se poderá formar? b) Haverá reagente em excesso?

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