Estequiometria

Cálculos com fórmulas e equações químicas

Introdução

Estequio | metria (elemento) | (medida)

A estequiometria é a análise quantitativa dos

reagentes e dos produtos envolvidos numa reação.

2 Daniela Pinto

Lei de Lavoisier (Lei da Conservação de Massa):

“Podemos estabelecer, como axioma incontestável, que em todas as operações artificiais e naturais nada se cria; a quantidade de matéria que existe antes de uma experiência é igual à quantidade que existe depois da experiência.” Esta lei dá origem à estequiometria.

3 Daniela Pinto

Equações Químicas

O número localizado à esquerda de cada substância é chamado coeficiente

estequiométrico. Indica sua proporção na reação.

O número menor, escrito do lado direito de cada elemento é chamado índice.

Indica sua proporção na substância.

O sinal “+” pode ser lido como “reage com”. O sinal “” pode ser lido como

“originando”.

Pode-se usar (g), (l), (s) e (aq) ao lado da substância para indicar o seu estado físico

na reação.

São uma representação das reações químicas.

Exemplo: 2 H2(g) + O2(g) 2 H20(g)

4 Daniela Pinto

É importante que as equações estejam acertadas para não haver

erro nos cálculos.

Exemplo: CH4 + O2 CO2 + H20 (não acertada)

CH4 + 2 O2 CO2 + 2 H20 (acertada)

Os índices NUNCA podem ser alterados para acertar uma equação.

Equações Químicas

5 Daniela Pinto

Informações quantitativas nas Equações Equilibradas

“Os números de uma equação química equilibrada

podem ser interpretados como números relativos de

moléculas (ou de unidades formais) que participam da

reação ou como números relativos de moles.”

6 Daniela Pinto

N2 + H2 NH3 1 3 2

2 x 22,4 L (PTN) 3 x 22,4 L (PTN) 22,4 L (PTN)

12,04 x 1023 Moléculas 18,06 x 1023 Moléculas 6,02 x 1023 Moléculas

2 x 17 gramas 3 x 2 gramas 28 gramas

2 mol de NH3 3 mol de H2 1 mol de N2

Exemplo

7 Daniela Pinto

Reagente Limitante

8 Daniela Pinto

Diz-se limitante aquele reagente que limita a quantidade

de produto a ser formado na reação, isto é, reagente que

é completamente consumido numa reação. Os outros

reagentes são chamados “reagentes em excesso”.

Ex: 2 H2 + O2 → 2 H2O

Se tivermos 4 moles de H2 e 4 moles de O2, H2 será

limitante e sobrará excesso de 2 mol de O2.

Reagente Limitante

Como determinar?

2 mol H2 1 mol O2

x mol H2 4 mol O2

x = 8 mol H2 (a quantidade existente é inferior à

necessária, logo o hidrogénio é o reagente limitante)

2 H2 + O2 2 H2O

9 Daniela Pinto

Reagente Limitante

2 mol H2 1 mol O2

4 mol H2 x x = 2 mol (a

quantidade existente é superior à necessária, logo o

oxigénio está em excesso)

O2 (em excesso) = 4 mol – 2 mol = 2 mol

2 H2 + O2 2 H2O

10 Daniela Pinto

Reagente Limitante

O2

4

1= 4

2 H2 + O2 2 H2O

H2

4

2= 2

O reagente limitante é o

hidrogénio porque é o que se

encontra em menores

proporções estequiométricas

Coeficientes estequiométricos

11 Daniela Pinto

Qual a massa de NH3 produzida a partir de 33,6 gramas de N2?

N2 + H2 NH3 1 3 2 28 g de N2 34 g de NH3

33,6 g de N2 X g de NH3

X = 40,8 g de NH3

1 2

Problema 01

12 Daniela Pinto

Qual o volume de H2 nas CPTN consumido na produção de 6 mol de NH3 ?

N2 + H2 NH3 1 3 2 1 2

Problema 02

67,2 L (nas CPTN) 2 mol de NH3

X L (nas CPTN) 6 mol de NH3

X = 201,6 L

13 Daniela Pinto

Qual a massa de reagente em excesso sabendo que 8,4 gramas de N2 reagem com 2,5 gramas de H2?

N2 + H2 NH3 1 3 2 1 2

Problema 03

14 Daniela Pinto

28 g de N2 6 g de H2

8,4 g de N2 X g de H2

X = 1,8 g de H2

2,5 – 1,8 = 0,7 g de H2

Reações Completas

15 Daniela Pinto

No início a quantidade de reagente é máxima, mas com o

passar do tempo ele vai sendo consumido e sua concentração

no sistema vai diminuindo até que acabe por completo.

X Reagente → Y Produto 1 + Z Produto 2

X > Y > Z

Rendimento de uma reação

16 Daniela Pinto

O rendimento das reações pode ser calculado determinando a

razão entre a quantidade (massa ou volume) real e a

quantidade (massa ou volume) teórica dos produtos da

reação.

𝜂 =𝑞𝑢𝑎𝑛𝑡𝑖𝑑𝑎𝑑𝑒 𝑟𝑒𝑎𝑙

𝑞𝑢𝑎𝑛𝑡𝑖𝑑𝑎𝑑𝑒 𝑡𝑒ó𝑟𝑖𝑐𝑎× 100

Ou

Quantidade teórica 100%

Quantidade real x

Qual o rendimento da reação, sabendo que foram produzidos 35,7 gramas de NH3 a partir de 42 gramas de N2?

N2 + H2 NH3 1 3 2 1 2

Problema 04

1 mol de N2 2 mol de NH3

𝟒𝟐

𝟐𝟖= 𝟏, 𝟓 mol de N2

X mol de NH3

X = 3 mol de NH3

(quantidade teórica)

17 Daniela Pinto

Qual o rendimento da reação, sabendo que foram produzidos 35,7 gramas de NH3 a partir de 42 gramas de N2?

N2 + H2 NH3 1 3 2 1 2

Problema 04

Quantidade teórica

3 mol de NH3

𝜂 =𝑞𝑢𝑎𝑛𝑡𝑖𝑑𝑎𝑑𝑒 𝑟𝑒𝑎𝑙

𝑞𝑢𝑎𝑛𝑡𝑖𝑑𝑎𝑑𝑒 𝑡𝑒ó𝑟𝑖𝑐𝑎× 100

Quantidade real

𝒏 =𝟑𝟓, 𝟕

𝟏𝟕= 𝟐, 𝟏 𝒎𝒐𝒍

𝜂 =2,1 𝑚𝑜𝑙

3 𝑚𝑜𝑙× 100 = 70 %

18 Daniela Pinto

Qual o rendimento da reação, sabendo que foram produzidos 35,7 gramas de NH3 a partir de 42 gramas de N2?

N2 + H2 NH3 1 3 2 1 2

Problema 04 (outra resolução)

28 g de N2 34 g de NH3

42 g de N2 X g de NH3

X = 51 g de NH3 100% rend

35,7 gramas Y% rend

Y = 70 %

19 Daniela Pinto

Grau Pureza

20 Daniela Pinto

Nem sempre as substâncias utilizadas têm um grau de pureza

de 100%. Apenas a massa pura reage pelo que é necessário

determinar o seu valor ANTES de calcular o número de moles.

Grau de pureza(%) =𝑚𝑎𝑠𝑠𝑎 𝑝𝑢𝑟𝑎

𝑚𝑎𝑠𝑠𝑎 𝑑𝑎 𝑎𝑚𝑜𝑠𝑡𝑟𝑎× 100

Ou

Massa amostra 100%

Massa pura x

Resumindo…

21 Daniela Pinto

Escrever a equação química mencionada no problema.

Acertar os coeficientes estequiométricos (os coeficientes indicam a

proporção, em número de moles, existentes entre os participantes da

reação).

Determinar a massa pura da amostra.

Identificar o reagente limitante (todos os cálculos estequiométricos

deverão ser realizados com base no reagente limitante).

Estabelecer uma regra de três entre o dado e a perguntado, obedecendo

aos coeficientes da equação, e que poderá ser escrita em massa, ou em

volume, ou em número de moles, etc., conforme as conveniências do

problema.