ESTEQUIOMETRIA 11 04 2016

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ESTEQUIOMETRIA
 
Cálculos em equações químicas
Baseados na “lei da conservação da massa” 
(Lavoisier/(Séc. XVI)
CÁLCULO ESTEQUIOMÉTRICO
É o estudo das relações quantitativas (átomos, moléculas, massa, volume) entre as substâncias que participam de uma reação química.
TEORIA ATÔMICA DE DALTON (1766-1844)
1. Toda matéria é constituída de átomos indivisíveis e indestrutíveis.
2. Átomos de um mesmo elemento são iguais em peso e propriedades químicas.
3. Átomos de diferentes elementos podem combinar-se em números inteiros simples para formar compostos.
4. Quando um composto se decompõe, os átomos recuperados são os mesmos e podem formar o novos compostos
LEI DAS PROPORÇÕES DEFINIDAS
Joseph Proust (1754-1826) Em um dado composto químico a proporção de massa dos elementos que o compõem é fixa, independente da origem do composto ou do modo de preparação. 
 H2SO4 ( 2/32/64 ou 1/16/32)
 H2O (2/16 ou 1/8) 
 H2SO3 ( 2/32/48 ou 1/16/24
 
m2 / m1= 2
6
Antoine Lavoisier (1743-1794)
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
Lei da Conservação da Massa
7
Lei da Conservação da Massa (1789)
“Podemos formulá-la com uma máxima incontestável que, em todas as operações naturais ou artificiais, nada se cria: existe uma matéria antes e depois do experimento”
O entendimento veio com o avanço da teoria atômica:
Os átomos não são criados nem destruídos em uma reação química ordinária  O mesmo conjunto de átomos estará presente antes e depois da reação  ocorre um rearranjo.
 CH4 + O2  CO2 + 2H2O 
Lei da Conservação da Massa
Em toda operação química existe uma quantidade igual de matéria antes e depois da operação
A + B → C
 ma mb mc 
 onde mc = ma + mb 
LEI DA CONSERVAÇÃO DA MASSA
HIPÓTESE DE AVOGADRO
Lorenzo Romano Amedeo Carlo Avogadro di Quaregna e di Cerreto (1776-1856)
“Iguais volumes de gases na mesma temperatura e pressão contém igual número de partículas”
Para exemplificar, suponhamos que há três recipientes com volume de 1 litro cada um, onde serão adicionados gases distintos em cada um deles; gás carbônico (CO2) em um recipiente, oxigênio (O2) em outro, e metano (CH4) em outro, porém sempre com pressão e temperatura iguais.
s.
 
“Volumes iguais de gases quaisquer à mesma pressão e temperatura contêm o mesmo número de moléculas.” 
Estequiometria
Lei dos volumes combinantes e a hipotese de Avogadro
 
 
100 mL
50 mL
100 mL
Para ser consistente com a lei da conservação da massa, quantas moléculas de NH3 serão formadas?
H2
N2
13
Figure: 03-00-08UN
Title:
Worked Key Concept Example 3.3
Caption:
Write a balanced equation for the reaction between A (red spheres) and B (blue spheres) represented by the diagrams.
Para ser consistente com a lei da conservação da massa, quantas moléculas de NH3 serão formadas?
H2 9H2 + 3N2  6NH3 
N2
14
Figure: 03-00-08UN
Title:
Worked Key Concept Example 3.3
Caption:
Write a balanced equation for the reaction between A (red spheres) and B (blue spheres) represented by the diagrams.
RELAÇÃO ENTRE MASSA E NÚMERO DE ÁTOMOS, ÍONS E MOLÉCULAS ??? 
Carbono  6 C 12
Massa atômica 
12 g
6,02 x 10 23 átomos
1 MOL de ÁTOMOS
 Um mol de C
 
 
 Contém massa atômica 
 6,02 x 1023 átomos de 6C12 12,01 g
54 anos após a hipótese de
Avogadro
6,02 x 1023 átomos de 12Mg24 24,00 g 
18
Figure: 03-01
Title:
Relationship between mass and moles
Caption:
Figure 3.1  (a) Because one gumdrop weighs more than one jellybean, you can’t get equal numbers merely by taking equal weights. The same is true for different atoms or molecules. (b) Equal numbers of HCl and ethylene molecules always have a mass ratio equal to the ratio of their molecular masses, 36.5 to 28.0.
Esta fotografia mostra um mol de sólido (NaCl), um mol de líquido (H2O) e um mol de gás (O2).
O mol
19
1 mol de:
Carbono
Enxofre
Cobre
Ferro
Hg
3.2
O mol
21
Masa atómica media (6,941)
Número atómico
Masa atómica
No metales
Metaloides
Metales
Abundância isotópica: o percentual de abundância de cada 
 isótopo de um elemento.
Verifique que para cada elemento o percentual de abundância 
deve corresponder a 100%.
Abundância isotópica
FÓRMULAS :Molecular e Empírica
Fórmula Empírica – fórmula na qual a razão entre os átomos é a mais simples possível
C4H5N2O
 Fórmula Molecular –o número verdadeiro de átomos de cada elemento na molécula, obtido pela multiplicação dos subscritos na fórmula empírica por números inteiros. 
C8H10N4O2
Composição percentual de um elemento em um composto =
n x massa molar do elemento
massa molar do composto
x 100%
n é o número de moles do elemento em 1 mol de composto
C2H6O
%C =
2 x (12,01 g)
46,07 g
x 100% = 52,14%
%H =
6 x (1,008 g)
46,07 g
x 100% = 13,13%
%O =
1 x (16,00 g)
46,07 g
x 100% = 34,73%
52,14% + 13,13% + 34,73% = 100.0%
3.5
Example 1
 Uma amostra que pode ser cafeína, (um estimulante encontrado em café, chá, e algumas bebidas apresenta resultado de análise elementar: 
 49,5% de C
 5,2% de H
 28,8% de N
 16,5% de O. 
 Esse resultado está de acordo com a fórmula da cafeina C8H10N4O2?
Example 2
 A análise do ibuprofeno, o ingrediente ativo de vários analgésicos, indica a presença de 
 75,7% de C
 8.8% de H 
 15.5% de O. 
 
 Pelo espectro de massa verificou-se que a massa molar desse composto é menor que 210 g/mol. Determine a fórmula mínima para esse composto. 
Análise por combustão
As fórmulas mínimas são determinadas pela análise por combustão:
Fórmulas mínimas a partir 
de análises
31
Example 3
Um químico isolou um componente da gasolina e encontrou massa molar de 114 g/mol. Quando uma amostra de 1,55g do composto foi queimada em excesso de oxigênio, 2,21g de H2O e 4,80g of CO2 foram produzidos. Encontre as fórmulas empírica e molecular do composto.
REAGENTES E PRODUTOS
 Ajustar os coeficientes da reação
34
Figure: 03-00-02UN
Title:
Balancing chemical equations
Caption:
After writing the correct chemical formula for each reactant and product, balancing of the equation is then accomplished by placing coefficients in front of the appropriate chemical species. The coefficient 'multiplies' the number of each atom for a particular formula unit in order to balance the equation.
Não permitido!
Quando esse subscrito é adicionado obtem-se uma reação completamente diferente
35
Figure: 03-00-03UN1
Title:
Balancing equations
Caption:
When balancing chemical equations, coefficients are added in front of a particular species indicating multiple numbers of a formula unit. Do not change subscripts found within a formula unit since this actually changes the identity of the intended reactant or product.
Lei da conservação da massa: a matéria não pode ser perdida em nenhuma reação química. 
Equações químicas
2O
4H
1C
2O
4O
1C
4H
→
36
e 2 O
38
Figure: 03-00-01UN
Title:
Balancing reaction equations
Caption:
The numbers and types of atoms must be equivalent on both sides of the reaction arrow.
EQUAÇÃO ??
39
Figure: 03-00-04UN
Title:
Caption:
3 C, 8H e 10 O nesse lado
3 C, 8H e 10 O nesse lado
40
Figure: 03-00-05UN
Title:
Caption:
41
Figure: 06-09-07UN
Title:
Caption:
42
Figure: 07-02-03UN
Title:
Caption:
 Etileno
 Ácido clorídrico
Cloreto de etila
anestesico
43
Figure: 03-00-11UN
Title:
Formation of ethyl chloride
Caption:
The molecules of ethylene and hydrogen chloride react and combine to form a new compound, ethyl chloride, which is used as a topical anesthetic.
Este número de moles de
 H 
Reage com esse número de moles de N
Para produzir esse número de moles de amônia
44
Figure: 03-01-03UN
Title:
Formation of ammonia
Caption:
Instead of representing the number of individual atoms or molecules of a reactant or product, the coefficients in a balanced chemical equation also represent the number of moles of a reactant or product.
2C8H18 + O2----- 16CO2 + 18 H2O
REAGENTE LIMITANTE
Marca correspondiente a un volumen conocido de disolución
3C2H4O + 5H2O  ?
C2H6O2
53
Figure: 03-02-08UN
Title:
Effect of limiting reactant
Caption:
If water is in excess with respect to the balanced chemical equation, then the moles of ethylene glycol formed is dependent on the moles of ethylene oxide used. Therefore, some water will be left unreacted when the reaction is complete.
Rendimentos teóricos
A quantidade de produto prevista a partir da estequiometria considerando os reagentes limitantes é chamada de rendimento teórico.
O rendimento percentual relaciona o rendimento real (a quantidade de material recuperada no laboratório) ao rendimento teórico:
Rendimento
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Estequiometria de soluções
A concentração de uma solução é a quantidade de soluto presente em uma dada quantidade de solvente.
M = molaridade =
moles de soluto
litros de solução
Qual é a massa de KI necessária para preparar 500. mL de solução 2,80 M de KI?
4.5
Estequiometria de soluções
A concentração de uma solução é a quantidade de soluto presente em uma dada quantidade de solvente.
M = molaridade =
moles de soluto
litros de solução
Qual é a massa de KI necessária para preparar 500. mL de solução 2,80 M de KI?
Volume de KI
moles de KI
Gramas de KI
M KI
M KI
500. mL
= 232 g KI
166 g KI
1 mol KI
x
2.80 mol KI
1 L 
x
1 L
1000 mL
x
4.5
Preparação de uma solução de molaridade conhecida
Menisco
Marca correspondente a um volume conhecido de solução.
Diluição é o procedimento mediante o qual se prepara uma solução de menor concentração a partir de outra solução mais concentrada 
Diluição
Adição de
 solvente
Moles de soluto
antes da diluição (i)
Moles de soluto
após a diluição (f)
=
MiVi
MfVf
=
4.5
Diluição
Se dispõe de uma solução mais concentrada como preparar uma mais diluida a partir dessa primeira?
Photo courtesy of Gretchen Potts
LEI DAS PROPORÇÕES MULTIPLAS
 Dalton( 1766-1844)
 “Quando dois elementos combinam-se para formar mais de um composto, as massas de um destes elementos combinadas com a massa fixa do outro estão relacionadas entre si na razão de números inteiros”
 
 
 então m1/m2 = razão de números inteiros
 EXEMPLO: