Relarotio- estequiometria e rendimento

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Universidade Federal do Ceará 
Centro de Ciência Agrarias 
Departamento de Química Orgânica e Inorgânica– DQOI 
Agronomia
Estequiometria e Rendimento
Disciplina: Química geral e analítica 
Aluno: Alexandre de Castro Cals Gaspar
Turma: 02 A
Matricula: 349070
Prof: Lindomar Roberto Damaceno da Silva
Fortaleza, Novembro de 2012.
Sumário
Introdução................................................................................................ 2
Objetivos.................................................................................................. 3
Procedimento experimental......................................................................4
Material utilizado............................................................................... 4
Substâncias utilizadas....................................................................... 4
Parte experimental............................................................................ 4, 5 
Resultados e discussão.......................................................................... 6, 7
Conclusão............................................................................................... 8
Bibliografia............................................................................................. 9
Introdução
Estequiometria é o cálculo da quantidade das substâncias envolvidas numa reação química.Este é feito com base nas leis das reações e é executado, em geral, com o auxílio das equações químicas correspondentes. 
Nas reações químicas, as substâncias reagem entre si originando produtos em proporções específicas. Desse modo, é possível calcular quanto de produto será formado, ou o rendimento da reação. Se quisermos determinado rendimento, podemos também calcular quanto deverá ser utilizado de reagente.
Por meio dos cálculos estequiométricos é possível fazer essas e outras relações específicas. Mas, antes de tudo, precisamos conhecer as proporções existentes entre os elementos que formam as diferentes substâncias. E essas proporções são dadas pelas fórmulas moleculares, percentuais e mínimas ou empíricas.
Além disso, a base dos coeficientes de qualquer reação são as leis ponderais:
Lei da conservação da massa - Num sistema fechado, a massa total dos reagentes é igual à massa total dos produtos; Lei das proporções constantes - Toda substância apresenta uma proporção em massa constante na sua composição.
 	Lei volumétrica de Gay-Lussac - também nos fornece uma importante informação: se a pressão e a temperatura não mudarem, os volumes dos gases participantes de uma reação têm entre si uma relação de números inteiros e pequenos.
Uma reação química ocorre sempre que uma ou mais espécies, os reagentes, se transformam em espécies diferentes, os produtos de reação. Durante uma reação química ocorre quebra de ligações nos reagentes e formação de novas ligações para os produtos de reação.
As reações químicas são representadas por equações químicas, em que se apresentam os símbolos ou fórmulas químicas dos reagentes e produtos de reação, separados por uma seta ou dupla seta, assim como os estados físicos das diferentes espécies químicas intervenientes na reação, em que os reagentes aparecem do lado esquerdo da seta e os produtos de reação do lado direito.
A equação química só traduz corretamente a reação se obedecer à Lei de Lavoisier, isto é, tem de estar acertada, em que o número de átomos de cada elemento tem de ser constante.
Uma equação devidamente acertada permite estabelecer relações quantitativas entre os reagentes e produtos de reação, como nos diz a Lei de Proust, sendo estas relações quantitativas a base dos cálculos estequiométricos.
Pré – laboratório:
1.
2 mol de KOH
 
para 1 L
2.56g de KOH para 
1000ml
 X = 11,2g de KOH
X de KOH para
 
100ml
2.
6.98g de H2SO4
 
para 1000ml X = 58,8g de H2SO4
X para 
100ml
100g de solução/95g de soluto
 
x 58,8g = 61,9g de solução
61,9g/1,84g = 33,6ml de H2SO4
3.
Ocorreu ganho de massa por conta da adição de outros compostos.
Rendimento real/rendimento teórico x 100 = 
10/17,
5 x 100 = 57,1%Objetivos
- Ilustrar os princípios teóricos e práticos da síntese química através do exemplo da síntese do alúmen a partir de alumínio;
- Utilizar de forma correta diferentes técnicas laboratoriais: filtração simples, cristalização e secagem de precipitados;
-Conferir a associação entre as substâncias de uma reação e suas quantidades;
- Observar o percentual de rendimento de uma reação.
Procedimento experimental
Materiais utilizados:
- Balança digital
- Béquer
- Chapa de aquecimento
- Suporte universal
- Filtro de vidro
- Proveta graduada
- Bastão de vidro
- Recipiente com gelo
- Funil de Büchner
- Kitasato
 Substâncias Utilizadas:
- Alumínio
- KOH
- H2SO4
- AI(OH)3
- K+
- Al3+
- SO42-
- Gelo
- Alúmen
 Parte experimental:
Primeiramente pesou-se aproximadamente 0,25 gramas de Alumínio em um Béquer de 35,10 gramas. Após pesado, foram adicionados 10 ml de KOH 2 mol/L nos 0,25g de alumínio e rapidamente foram levados para a capela, onde foram colocados na chapa de aquecimento com o objetivo de aumentar a velocidade da reação. Notou-se a grande e perigosa liberação de hidrogênio na reação, substância altamente inflamável e tóxica. Percebeu-se também, mudança na cor de incolor para cinza, pois o hidróxido corroeu o alumínio e liberou as impurezas contidas nele. A expectativa seria de 20 minutos de reação, mas passados aproximadamente 9 minutos e 20 segundos, foi notado que a liberação de hidrogênio tinha cessado, deixando evidente o fim da reação. Com um filtro de vidro preso ao suporte universal e o auxílio de uma vareta de vidro, colocamos a solução para ser filtrada. Um béquer ficou disposto em baixo do filtro para receber o filtrado. 
Com a filtragem, o resíduo sólido que dava a cor escura a solução, ficou preso ao filtro e o filtrado originado foi incolor. Após isso, levamos a substância K+ para a chapa de aquecimento novamente, adicionamos 5 mL de H2SO4 (ácido sulfúrico) 6 mol/L com uma proveta graduada e, como previsto, o precipitado Al(OH)3 foi formado no fundo. Ficou-se agitando e adicionando ácido sulfúrico ao mesmo tempo, possibilitando, no decorrer do tempo, dissolver o precipitado. Notou-se o aquecimento da solução ao adicionar o ácido, confirmando assim, que a reação ácido-base é exotérmica. 
Com isso, levou-se o béquer com a solução para um recipiente com gelo, e com a ajuda da vareta de vidro, atritou-se o fundo do recipiente para que houvesse a precipitação de cristais de alúmen. 
Posteriormente, foi pesado um papel de filtro, com o peso de aproximadamente 0,66 g e levamos o precipitado para a filtração a vácuo, com o auxílio de uma bomba a vácuo, um funil de Büchner e um Kitasato.
Para um melhor aproveitamento, foi utilizada acetona (substância bastante volátil) dentro do béquer e um pouco no filtro, com a finalidade de aproveitar o máximo de alúmen possível. Passados alguns minutos, obtivemos o resultado final do procedimento, já que não foi possível utilizar a estufa por demandar bastante tempo para obter bons resultados e devido a grande quantidade de alunos na prática.
2
Al
(S)
 + 2K
(
aq
)
 + 2OH
- (
aq
)
 + 6H2O
(I)
 
―
> 2K
(
aq
)
 + 2Al(OH) 
4(
aq
)
 + 3H
2
(g).Resultados e discussões
Após adicionar hidróxido de potássio ao alumínio, se obtém a seguinte reação: Assim, as bolhas vistas durante o aquecimento, eram gás hidrogênio. Sabe-se que o KOH ou o NaOH oxidam o alumínio, motivo da maioria dos produtos de limpeza possuir esse composto, mas não é recomendado para panelas ou peças delicadas de alumínio. O tempo de aquecimento foi bem menor que 20 minutos (expectativa), levando aproximadamente 9 minutos e 20 segundos para terminar.
2K
(
aq
)
 + 2AL
(OH) 
4(
aq
)
 + 4H
2
SO
4(
aq
) 
―
> 2K
(
aq
)
 + 2Al
3
+ + 4
(
SO
4
)
2
(
aq
)
 + 8H
2
O
(l)Com a adição de ácido sulfúrico, obtemos a seguinte reação: 
Para sabermos a massa teórica do alúmen, usaremos a seguinte reação e os seguintes cálculos estequiométricos:K+(aq) + Al3+(aq) + 2SO42-(aq) + 12H2O(l) ―> KAl(SO4)2 . 12H2O(s) 
 1 mol de Al -------------------------> 1 mol de KAl(SO4)2.12H2O
 26,98 g de Al --―> 39,09 + 26,98 + (32,06 + 4 x 15,99)x2 + 12( 2 x 1 + 15,99)
 26,98g de Al -------> 473,99 g de KAl(SO4)2.12H2O
 0,25g de Al ------- X
 X= 4,39 g
Então, obtivemos que o rendimento teórico do alúmen é 4,39g. 
O rendimento real da solução tem q ser menor que o rendimento teórico, mas no procedimento o material depois de filtrado deveria ter passado por um processo de secagem em uma estufa para eliminar a agua que estava retida no papel. Como isso não foi feito, a solução de alúmen foi pesada com uma quantidade considerável de agua, q resultou nesse rendimento real superior ao teórico. No caso o rendimento percentual seria:
 Rendimento real/rendimento teórico x 100 = 4,94g/4,38g x 100 = 112,7%.
O NaOH e o KOH são bases fortes e em contato com o alumínio eles reagem e o corroem liberando hidrogênio.
O hidrogênio dissolve-se em alguns metais, e, além de vazar, pode ter efeitos adversos neles, como a fragilização por hidrogênio. O vazamento de gás hidrogênio no ar externo pode espontaneamente entrar em combustão. Além disso, o fogo de hidrogênio, enquanto sendo extremamente quente, é quase invisível, e, portanto pode levar a queimaduras acidentais.
 
Conclusão
Com a equação química da produção do alúmen, é possível notar que as quantidades de substâncias nos reagentes e nos produtos permanecem a mesma, obedecendo à lei de Lavoisier. Percebemos que reações de ácido-base liberam calor, por isso são exotérmicas. Através do rendimento percentual é possível observar que nunca teremos um rendimento de 100%, pois em alguns processos do experimento sempre irá ocorrer alguma perca de material, devido às outras reações que ocorrem simultaneamente, condições não ideais de temperatura ou pelos processos de filtragem. Com o Alúmen não é diferente, obtemos apenas 112%. 
 
Bibliografia
Sites
http://www.brasilescola.com/quimica/estequiometria.htm (27/11/2012 às 23h05min)
http://pt.wikipedia.org/wiki/Estequiometria (26/11/2012 às 20h05min)
http://adaoreinaldo.blogspot.com.br/2010/04/importancia-e-aplicacoes-do-aluminio-al.html (27/11/2012 às 22h40min)
Livros
Manual de Laboratório UFC, 2012 – Química Geral para Engenharia – Departamento de Química Orgânica e Inorgânica – Centro de Ciências.