AULA_7_QAM100_REACOES_QUIMICAS_CALCULO_ESTEQUIOMETRICO

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QAM100
AULA 7 – REAÇÕES QUÍMICAS E
 CÁLCULO ESTEQUIOMÉTRICO 
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CONCEITOS ESSENCIAIS
 Reações em Solução Aquosa:
 Muitas reações químicas e quase todas as reações bioquímicas ocorrem em meio aquoso.
 As substâncias (solutos) que se dissolvem em água (solvente) podem ser divididas em duas categorias: eletrólitos e não-eletrólitos.
 Solução: é uma mistura homogênea de uma ou mais substâncias.
Três Principais Tipos de Reações:
 Reação de precipitação.
 Reação ácido-base.
 Reação de oxirredução.
Estequiometria:
 Estudos quantitativos das reações em solução requerem o conhecimento da concentração da solução, usualmente expressa em molaridade (molL-1)
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PROPRIEDADES GERAIS DAS
 SOLUÇÕES AQUOSAS
Compostos moleculares em água
Compostos moleculares em água, por exemplo, o CH3OH, não formam íons.
Se não existem íons em solução, não existe nada para transportar a carga elétrica.
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PROPRIEDADES GERAIS DAS
 SOLUÇÕES AQUOSAS
Fig. 1: (a) Ilustração esquemática da dissolução de um composto iônico (NaCl), (b) dissolução de um composto molecular (metanol).
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Fig. 2: Ilustração esquemática dos íons Na+ e Cl- hidratados. Os lados negativos do dipolo da água apontam em direção aos íons positivos, e os lados positivos apontam em direção ao íon negativo.
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PROPRIEDADES GERAIS DAS
 SOLUÇÕES AQUOSAS
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Um eletrólito é uma substância que quando dissolvida em água, resulta em uma solução que pode conduzir eletricidade.
Um não-eletrólito é uma substância que quando dissolvida em água, resulta me uma solução que não conduz eletricidade.
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Quando duas soluções são misturadas e um sólido é formado, o sólido é chamado de um precipitado.
Equação molecular
Equação iônica
Equação iônica simplificada
Na+ e NO3- são íons espectadores
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Fig. 3: Uma molécula de H2O age como doadora de próton (ácido), e NH3, como receptor de próton (base). Apenas uma parte do NH3 reage com H2O; NH3 é um eletrólito fraco.
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Ácido Forte
Ácido Fraco
 Antes da No
 ionização equilíbrio
 Antes da No
 ionização equilíbrio
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ácido + base sal + água
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Reação de transferência de elétrons
Semi-reação de OXIDAÇÃO (perda de e-)
Semi-reação de REDUÇÃO (ganho de e-)
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REAÇÃO QUÍMICA
A Ligação Química entre dois ou mais átomos se forma para abaixar a energia de um sistema, ou seja para os átomos atingirem configurações eletrônicas mais estáveis.
 A + B → C + D
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Lavoisier: a massa é conservada em uma reação química.
Equações químicas: descrições de reações químicas.
Duas partes de uma equação: 
reagentes e produtos
2H2 + O2  2H2O
A equação química deve conter um número igual de átomos de cada elemento de cada lado da seta.
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Coeficientes estequiométricos: são os números na frente das fórmulas químicas; fornecem a proporção de reagentes e produtos.
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Lei da conservação da massa: a matéria não pode ser perdida em nenhuma reação química. 
O
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Reações de combinação e decomposição
As reações de combinação têm menos produtos do que reagentes:
2Mg(s) + O2(g)  2MgO(s)
O Mg combina-se com o O2 para formar o MgO.
As reações de decomposição têm menos
 reagentes do que produtos:
2NaN3(s)  2Na(s) + 3N2(g) 
 (a reação que ocorre em um airbag)
O NaN3 se decompôs em Na e N2 gasoso.
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Fig. 4: Quando o magnésio se queima, os átomos de Mg reagem com moléculas de O2 do ar para formar o óxido de magnésio, MgO, um sólido iônico.
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 Uma equação química balanceada expressa a quantidade química equivalente de reagentes e produtos.
Na reação:
Usando o símbolo  para indicar esta equivalência, as quantidades de reagentes e produtos estão relacionadas do seguinte modo:
4 átomos de Fe  3 moléculas de O2  2 fórmulas unitárias de Fe2O3 
A partir do que obtemos os fatores unitários (razão molar):
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 Os coeficientes em uma equação balanceada indicam a relação de números de mols das espécies dos reagentes e produtos.
 Esta razão é chamada razão estequiométrica dos reagentes.
 Freqüentemente se utiliza um dos reagentes em excesso para assegurar que o reagente mais caro seja completamente convertido no produto desejado.
 O reagente consumido em primeiro lugar em uma reação é designado reagente limitante, pois a quantidade máxima de produto formado depende da quantidade deste reagente.
 Reagentes em excesso são reagentes presentes em quantidades superiores àquelas necessárias para reagir uma dada quantidade do reagente limitante
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Fig. 2: Diagrama mostrando o consumo total de um reagente limitante em uma reação.
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Por exemplo:
Se 2,5 mols de moléculas de H2 e 1,0 mol de moléculas de O2 estiverem presentes no início da reação:
Na reação de formação de água:
Se reagimos 2 mols de moléculas de H2 e 1,5 mol de moléculas de O2, o H2 seria o reagentes limitante e o O2 presente estaria em excesso:
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Por exemplo:
3,65 g de H2 e 26,7 g de O2 são misturados e reagem. Quantos gramas de H2O são formados? (massas atômicas: H = 1,01; O = 16,0)
Na reação de formação de água:
A razão estequiométrica (H2 para O2) é 2/1. Usando as massas moleculares de H2 (2 x 1,01 = 2,02) e O2 (2 x 16,0 = 32,0), encontramos o seguintes número de mols de moléculas de cada reagente realmente presente:
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Como O2 é um reagente que limita a formação de H2O, todas as moléculas (0,834 mol) são usadas.
Podemos calcular quantos gramas de água são formados:
Usando a massa molecular de H2O [2(1,01) + 16,0 = 18,0], calculamos a massa de água formada:
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Termita é uma mistura de alumínio e óxido de ferro (Fe2O3). Quando aquecida a uma temperatura suficientemente alta, reage com uma exibição pirotécnica espetacular para formar ferro fundido (líquido) é óxido de alumínio sólido (Al2O3). Se uma mistura de 10,0 g de Al e 50,0 g de Fe2O3 reage, quantos gramas de ferro são produzidos? (Massas atômicas: Fe = 55,8; Al = 27,0; O = 16,0).
Resposta: 20,7 g
Para Casa: