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Estequiometria Conversão mole / massa / número de partículas / volume • Calcule o número de moles em 22 gramas de dióxido de carbono (CO2)? • Calcule o número de moléculas existentes em 0,9 gramas de água (H2O)? • Calcule o número de átomos existentes em 0,75 moles de Oxigénio (O2)? • Qual é o volume ocupado por 8 gramas de oxigénio (O2) nas CNTP? • Qual é o volume ocupado por 0,125 moles de metano (CH4) nas CNTP? • Qual é o volume ocupado por 3,01*1022 moléculas de água (H2O) nas CNTP? Determinação de fórmulas a) Determinação da fórmula empírica 1 – Dividir as massas dos elementos pelas suas respectivas massas atómicas relativas, a fim de se conhecer o número de átomos existentes no composto; 2 – Transformar o número de átomos (geralmente o número fraccionário) em números inteiros, por meio de artifícios de cálculo; 3 – Como não se conhece o número exacto de átomos contidos na molécula temos assim uma fórmula não verdadeira, conhecida por fórmula empírica. b) Determinação da fórmula molecular 1 – Determine a fórmula empírica; 2 – Conhecer, directamente ou indirectamente, o valor do peso molecular; 3 – Multiplicar a fórmula empírica por “n” (número inteiro e positivo) igualando-a em seguida ao valor do peso molecular; 4 – Efectuar os cálculos para a determinação do valor de “n”; 5 – Substituir na fórmula empírica “n” pelo seu valor, determinando-se assim a fórmula molecular. • Observação: Para n =1, temos a menor fórmula possível, conhecida por fórmula mínima. Logo, a fórmula molecular coincide com a fórmula mínima ou empírica. • Observação: o peso molecular ou a massa molecular de um composto, pode ser calculada em função da densidade de vapor em relação ao hidrogénio, pela fórmula • Pm = 2× d H e, em relação ao ar, pela fórmula Pm = 28,88× d ar. • Conhecendo-se a massa m do gás ou vapor e o seu volume ocupado na condições normais de temperatura e pressão (Vo) podemos calcular o peso empregando-se a conhecida formula: Pm = 22,4 x m / Vo Exemplos • Exemplo1: Calcular a fórmula molecular de um composto orgânico, sabendo-se que a sua composição centesimal é a seguinte: C = 40,67%; H = 8,47%; N = 23,73%; O = 27,13. Sabe-se que o seu peso molecular é 118. (C4H10O2N2.) • • Exemplo2: Determinar a fórmula molecular de um composto, sabendo que a sua composição centesimal é: C = 92,31%; H = 7,69% e que a sua densidade em relação ao hidrogénio é 39. (C6H6) Estequiometria • Parte da química que se dedica ao estudo das relações quantitativas entre os reagentes e os produtos numa reacção química Estequiometria • Reacção química • Processo onde uma ou mais substâncias (os reagentes) são transformados em outras substâncias (os produtos). • Resulta de rearranjo, combinação ou separação de átomos dos reagentes • Equação química: • Equação semelhante à equação matemática com dois membros: um a esquerda (os reagentes) e outro a direita (os produtos). Equação química • No lugar do sinal de igualdade usam-se os símbolos → para a reacção irreversível e para a reacção reversível H2 + O2 H2O CH3COOH + H2O CH3COO - + H3O + Equação química • Informações sobre um processo químico: - Quais são os estados de agregação das substâncias envolvidas? - A reacção é rápida ou lenta? (Cinética química) - Ela requer energia para a sua ocorrência ou tem lugar sob libertação de energia? (Termodinâmica) - Qual é a quantidade dos reagentes que é necessária para formar uma certa quantidade de produtos? (Estequiometria) Balanceamento de equações Assentam na lei da conservação da matéria: - A matéria não pode ser criada nem destruída. Consequências: • Num sistema fechado, a massa dos reagentes deve ser constante no final • O número de átomos, de um determinado elemento presentes nos reagentes deve ser igual ao número de átomos desse mesmo elemento presentes nos produtos • Se cada átomo tem uma massa bem definida, para além da conservação do número de átomos passamos a ter também uma conservação da massa Balanceamento de reacções • Com que dados trabalhamos numa equação química? Massas? Número de átomos? Número de moles? Número de equivalentes? • MÉTODO DAS TENTATIVAS (Metais; Ametais; Carbono; Hidrogenio; Oxigenio ) • MÉTODO ALGÉBRICO • MÉTODO REDOX Cálculo de equivalente Elemento químico • Exemplos: Cálculo de equivalente • Ácido • Exemplos: • H2SO4 Cálculo de equivalente • Base • Exemplo: • Ca(OH)2 Cálculo de equivalente • Sal • Exemplo: • Al2(SO4)3 Cálculo de equivalente • Oxidantes e redutores Cálculos estequiométricos • De uma maneira geral, para a realização de cálculos estequiométricos pode-se seguir o seguinte procedimento: • Etapa 1. Escrever a equação balanceada do processo. • Etapa 2: Converter a massa conhecida do reagente ou produto em número de moles. • Etapa 3: Usar a proporção dada pela equação balanceada do processo para calcular o número de moles da substância de interesse. • Etapa 4: Converter, sempre que tal for exigido, o número de moles do produto de interesse, calculado no passo anterior, na massa ou outra grandeza de interesse. Rendimento do processo • A quantidade do produto que se obtém ao efectuar a reacção, ou seja a quantidade prática (Qp) é sempre inferior a quantidade teórica (quantidade máxima possível) (Qt). Esta última é calculada com base na equação balanceada do processo, através das relações estequiométricas. • O rendimento do processo é determinado geralmente na forma de percentagem (R%): %100% Qt Qp R CÁLCULO DO REAGENTE LIMITANTE E EM EXCESSO • Este cálculo pode ser identificado quando o problema apresenta dois valores de reagentes. É necessário calcular qual destes reagentes é o limitante e qual deles é o que está em excesso. Depois de descobrir o reagente limitante e em excesso, utiliza-se apenas o limitante como base para os cálculos estequiométricos. CÁLCULO DO REAGENTE LIMITANTE E EM EXCESSO • 400g de NaOH são adicionados a 504g de HNO3. Calcule a massa NaNO3 obtida. • (Dados: Massa molar HNO3; 63g/mol; Massa molar NaNO3: 85g/mol) • Resposta: Obtem-se 680g NaNO3 Grau de pureza • Exemplo: • Fazendo-se reagir 800 g de calcário (grau de pureza igual a 90% em CaCO3) com ácido clorídrico, obtêm-se 153,216 L de gás carbônico nas condições normais de temperatura e pressão (CNTP). Determine o rendimento dessa reacção. • Resposta: 95%
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