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49 Prof. Thiago Cardoso AULA 08 – ESTEQUIOMETRIA Com base nisso, podemos montar a tabela estequiométrica em massa da reação. A massa faltante corresponde exatamente à fenil-alanina. Pela Lei de Lavoisier, a massa no início da reação deve ser igual à massa no final da reação. 660 = 𝑚 + 164 ∴ 𝑚 = 660 − 330 = 330 𝑔 Gabarito: 330 g 5.1.1. Lei da Lavoisier Elementar A lei de Lavoisier é também válida para cada um dos elementos individualmente. Isso significa que a massa de um elemento X nos produtos deve ser igual à massa desse mesmo elemento X nos reagentes. Considere, por exemplo, a reação de combustão não-balanceada do etanol. (Estratégia Militares – TFC - Inédita) Uma massa de 920 g de etanol (C2H6O) sofre combustão total diante do ar atmosférico. Calcule a massa de dióxido de carbono (CO2) que é formada nessa reação. Dados: H = 1, C = 12, O = 16. Comentários A reação não-balanceada para a combustão do etanol é dada por. 𝐶2𝐻6𝑂 + 𝑂2 → 𝐶𝑂2 + 𝐻2𝑂 C14H18N2O5 + 2 H2O → C4H7NO4 + CH4O +Fenil- Alanina Total Início 588 g 72 g 0 g 0 g 0 g 660 g Reage (forma) 588 g 72 g 266 g 64 g m Final 0 g 0 g 266 g 64 g m m + 330 g 50 Prof. Thiago Cardoso AULA 08 – ESTEQUIOMETRIA Pela Lei de Lavoisier, podemos dizer que a massa de carbono nos reagentes é igual à massa de carbono nos produtos. Essa massa pode ser calculada facilmente a partir do teor mássico. 𝑚𝐶,𝑎𝑛𝑡𝑒𝑠 = 𝑚𝐶,𝑑𝑒𝑝𝑜𝑖𝑠 (%𝐶). 𝑚𝐶2𝐻6𝑂 = (%𝐶). 𝑚𝐶𝑂2 O teor de carbono no etanol pode ser calculado por: %𝐶𝑒𝑡𝑎𝑛𝑜𝑙 = 𝑝𝑜𝑟çã𝑜 𝑑𝑜 𝑐𝑎𝑟𝑏𝑜𝑛𝑜 𝑚𝑎𝑠𝑠𝑎 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑑𝑜 𝐶2𝐻6𝑂 = 2.12 2.12 + 6.1 + 1.16 = 24 24 + 6 + 16 = 24 46 %𝐶𝐶𝑂2 = 𝑝𝑜𝑟çã𝑜 𝑑𝑜 𝑐𝑎𝑟𝑏𝑜𝑛𝑜 𝑚𝑎𝑠𝑠𝑎 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑑𝑜 𝐶𝑂2 = 1.12 1.12 + 2.16 = 12 12 + 32 = 12 44 Agora, basta colocar os valores obtidos nas equações selecionadas. (%𝐶). 𝑚𝐶2𝐻6𝑂 = (%𝐶). 𝑚𝐶𝑂2 24 46 . 920 = 12 44 . 𝑚𝐶𝑂2 24.20 = 3 11 . 𝑚𝐶𝑂2 ∴ 𝑚𝐶𝑂2 = 24.20.11 3 = 8.20.11 = 1760 𝑔 A Lei de Lavoisier permite resolver esse tipo de problema envolvendo massa de um elemento químico de maneira rápida, sem precisar balancear a equação. Por isso, eu recomendaria que você aprendesse a fazer assim, pois vai lhe ajudar em muitas questões de prova. Uma alternativa para resolver essa questão seria começar balanceando. 𝐶2𝐻6𝑂 + 𝑂2 → 𝐶𝑂2 + 𝐻2𝑂 Do lado dos reagentes, temos dois átomos de carbono, portanto, precisamos de 2CO2 nos produtos para equilibrar. Analogamente, temos 6 átomos de hidrogênio, portanto, precisamos de 6 hidrogênios nos produtos para equilibrar. Como a molécula de água tem dois átomos de hidrogênio, o coeficiente a ser utilizado é 3H2O. 𝐶2𝐻6𝑂 + 𝑂2 → 2𝐶𝑂2 + 3𝐻2𝑂 Faltou somente balancear o oxigênio. Como temos 7 átomos nos produtos e já temos 1 átomo nos reagentes na molécula de etanol, precisamos de mais 6. 𝐶2𝐻6𝑂 + 3𝑂2 → 2𝐶𝑂2 + 3𝐻2𝑂 51 Prof. Thiago Cardoso AULA 08 – ESTEQUIOMETRIA Podemos, agora, montar a tabela estequiométrica para a reação. Mas, para isso, precisamos determinar o número de mols de etanol presentes na amostra. No caso, é importante observar que pouco importa a massa de oxigênio na questão. 𝑛𝐶2𝐻6𝑂 = 𝑚𝐶2𝐻6𝑂 𝑀𝐶2𝐻6𝑂 = 920 2.12 + 6.1 + 1.16 = 920 46 = 20 𝑚𝑜𝑙 A massa de CO2 produzida na reação pode ser calculada a partir da massa molar dessa substância e do número de mols obtido pela tabela estequiométrica. 𝑀𝐶𝑂2 = 1.12 + 2.16 = 12 + 32 = 44 𝑔/𝑚𝑜𝑙 ∴ 𝑚𝐶𝑂2 = 𝑛𝐶𝑂2 . 𝑀𝐶𝑂2 = 40.44 = 1760 𝑔 Para fins de treinar, podemos completar a tabela estequiométrica. Podemos calcular a massa que reagiu de oxigênio atmosférico e também a massa forma de água. 𝑀𝑂2 = 2.16 = 32 𝑔/𝑚𝑜𝑙 ∴ 𝑚𝑂2 = 𝑛𝑂2 . 𝑀𝑂2 = 60.32 = 1920 𝑔 𝑀𝐻2𝑂 = 2.1 + 1.16 = 2 + 16 = 18 𝑔/𝑚𝑜𝑙 ∴ 𝑚𝐻2𝑂 = 𝑛𝐻2𝑂 . 𝑀𝐻2𝑂 = 60.18 = 1080 𝑔 Para a construção dessa tabela, consideraremos que havia uma quantidade muito grande para ser medida de oxigênio na sala. Marcaremos a quantidade inicial de gás oxigênio com uma interrogação. C2H6O + 3O2(g) → 2CO2(g) + 3H2O Início 20 mol 0 mol 0 mol Reage (forma) 20 mol 40 mol 60 mol Final 0 mol 40 mol 60 mol Massa 0 g m C2H6O + 3O2(g) → 2CO2(g) + 3H2O Início 20 mol ? 0 mol 0 mol Reage (forma) 20 mol 60 mol 40 mol 60 mol Final 0 mol ? – 60 mol 40 mol 60 mol Massa 0 g ? – 1920g 1760 g 1080 g