UNIDADE I - ESTEQUIOMETRIA (1)

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ESTEQUIOMETRIA
UNIDADE I
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Matéria
É o material físico do universo; é tudo que tem massa e ocupa espaço. 
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Classificação da Matéria
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Conceitos
Uma substância pura (em geral chamada simplesmente de substância) é a matéria que tem propriedades distintas e uma composição que não varia de amostra para amostra.
Os elementos não podem ser decompostos em substâncias mais simples. Cada elemento contem um único tipo de átomo.
Compostos são constituídos de dois ou mais elementos, logo eles contém dois ou mais tipos de átomos. 
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Mistura: um tipo de matéria que consiste de mais de uma substância e pode ser separada em seus componentes fazendo uso das diferentes propriedades físicas das substâncias presentes. 
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Mistura homogênea: uma mistura na qual os componentes individuais, estão uniformemente misturados, mesmo em uma escala microscópica. Exemplo: as soluções.
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Mistura heterogênea: uma mistura na qual os componentes individuais, embora estejam misturados, permanecem em diferentes regiões, e podem ser diferenciados em escala microscópica. Exemplo : uma mistura de areia e sal.
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Lei de Proust (1807)
A Lei das Proporções Definidas: a quantidade de matéria dos reagentes e a quantidade de matéria dos produtos que participam de uma reação obedecem sempre a uma proporção fixa e definida. 
Proust chegou a esta conclusão e descobriu, ainda, que esta proporção é característica de cada reação, ou seja, independe da quantidade de reagentes utilizados.
Sua lei não foi imediatamente aceita pelos químicos. Um em especial, Vlaude-Louis Berthollet, contestou enfaticamente as ideias de Proust.
 Mais tarde, Berthollet admitiu que Proust tinha razão. A polêmica em torno do seu trabalho, publicado inicialmente em 1794, fez com que sua lei fosse aceita somente em 1811, quando o químico sueco Jöns Jacob Berzellius finalmente deu crédito às ideias de Proust.
Fonte – Profa. 
Camila Welikson PUC-Rio
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A Lei na prática
Um exemplo simples é a reação de hidrogênio com oxigênio, resultando em água. 
Para 1 g de hidrogênio e 2 g de oxigênio, tem-se 3 g de água. Para 8 g de hidrogênio com 16 g de oxigênio, tem-se 24 g de água e para 30 g de hidrogênio com 60 g de oxigênio, tem-se 90 g de água.
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Fórmulas químicas
Fórmula química: uma coleção de símbolos químicos e subscritos que mostra a composição de uma substância. 
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 fórmulas Qúmicas
 Fórmula molecular
 Fórmula empírica
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Fórmula molecular
Indica quais são os átomos e o número de cada um deles numa molécula. 
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Indica o número relativo de átomos de cada elemento no composto
Fórmula empírica
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Composição centesimal
Indica os elementos que compõem a substância e suas porcentagens em massa.
Composição % em massa = massa do elemento
 
massa total
X 100
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Exercício
Determinação da fórmula molecular a partir da formula empírica
A fórmula empírica do estireno ( matéria prima para produção do plástico poliestireno)
é CH e sua massa molar é 104 g/mol. Deduza sua fórmula molecular.
MM – 12 x 1+ 1x1 = 13 g/mol 
MM/MM da fórmula empírica = 104 /13 = 8
Portanto, a formula do estireno é 8 x CH = C8H8 
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Podemos calcular a fórmula centesimal partindo da fórmula molecular, fórmula mínima ou das massas que participam da reação 
hidrogênio 
carbono 
 gás
+
x g 
y g 
100 g 
12 g
4 g 
16 g 
x
100
12
=
16
y
4
=
x
12
=
100
16
x
=
75 % de C
y
4
=
100
16
y
=
25 % de H
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Exercícios 
O carbonato de cálcio é formado por 40% de cálcio, 12% de carbono e x% de oxigênio, em massa. Em 50 g do referido sal qual a quantidade de oxigênio ?
carbono 
carbonato de cálcio 
+ 
12%
100 g 
50 g 
48
m
100
50
=
x
x
100
48
50
m
=
x
100
2400
m
=
100
2400
m
=
m
=
24 g
cálcio 
40% 
oxigênio 
+ 
x %
12
100 g 
40
x
+ 
+ 
=
48 g 
x
=
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Transformações químicas
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MOL: quantidade de matéria de um sistema que contém tantas unidades elementares quantos forem os átomos contidos em 0,012 kg de carbono 12. 
Unidade mol: entidades elementares ou partículas, devem ser especificadas, podendo ser átomos, moléculas, elétrons, outras partículas ou agrupamentos especificados de tais partículas. 
Número de entidades elementares contidas em 1 mol corresponde à constante de Avogadro, cujo valor é 6,022 x 1023 mol-1.
 
 1 mol de átomos de ferro = 6,02x1023 átomos de ferro 1 mol de moléculas de água (H2O) = 6,02x1023 moléculas de água 1 mol de laranjas = 6,02x1023 laranjas
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Massa Molar (M): massa (em gramas) de um número de entidades igual à constante de Avogadro, isto é, à massa de 1 mol de entidades elementares, ou seja, quantidade de matéria.
Mol ≠ Massa Molar
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As transformações químicas (REAÇÕES) estão baseadas na lei de conservação da massas de LAVOISIER (1774) :
10 g de reagente 10 g de produto
1000 átomos de um elemento nos reagentes
1000 átomos do elemento nos produtos
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Conservação das massas
Numa reação química a massa dos reagentes é igual a massa dos produtos – não há perda nem ganho de massa.
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ESCREVENDO E BALANCEANDO AS EQUAÇÕES QUÍMICAS
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ESCREVENDO E BALANCEANDO AS EQUAÇÕES QUÍMICAS
Equação química
 -Representação gráfica de uma reação química de forma qualitativa e quantitativa
 aA + bB cC + dD
Ex. : 2CO + O2 2CO2
	NaCl + AgNO3 NaNO3 + AgCl 
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ESCREVENDO E BALANCEANDO AS EQUAÇÕES QUÍMICAS
Equação química
 -Contém todas as substâncias envolvidas na reação química
Obedece a lei de conservação das massas (Lavoisier)
"Na Natureza nada se cria e nada se perde, tudo se transforma".
 M (reagentes) = M(produtos)
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-Toda equação química deve obedecer à Lei de Lavoisier, ou seja, a quantidade de átomo de um mesmo elemento deve ser igual no primeiro e no segundo membro (reagentes e produtos).
 Para isso devem aparecer números que precedem as fórmulas e que recebem o nome de coeficientes. 
Tais números devem ser inteiros e os menores possíveis, e indicam a quantidade mínima das substâncias que reagem e das substâncias que se formam.
A determinação dos coeficientes de uma equação química recebe o nome de balanceamento. 
Equações químicas 
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Como escrever uma equação química?
 1-Conhecer os reagentes e os produtos da reação;
2-Conhecer as respectivas fórmulas químicas;
3-Acertar a equação química de acordo com a Lei de Lavoisier (Balanceamento da equação).
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BALANCEAMENTO DE EQUAÇÕES QUÍMICAS
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COMO BALANCEAR UMA EQUAÇÃO QUÍMICA?
Uma equação química deve ser balanceada de acordo com a Lei da Conservação da Matéria. A Lei afirma que a matéria não pode ser criada nem destruída durante a transformação química que ocorre em uma reação química. 
Em uma equação química balanceada. o número de átomos de cada elemento nos reagentes é igual ao número de átomos de cada elemento dos produtos, uma vez que os átomos não são criados nem destruídos.
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Métodos para balanceamento das equações químicas
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Método das tentativas 
Balancear uma equação química é igualar o número total de átomos de cada elemento, no 1o  e no 2o membro da equação.
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Método das tentativas 
Balancear uma equação química é igualar o número total de átomos de cada elemento, no 1o  e no 2o membro da equação.
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Método das tentativas:
Regra 1: escolha o elemento que aparece apenas uma vez em cada membro da equação.
Regra 2: prefira o elemento que possua índices maiores.
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 Regra 3: transponha os índicesdo elemento escolhido de um membro para o outro,usando-os como coeficientes.
Regra 4: raciocine de modo análogo para os outros elementos.
 
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Exemplo: Balancear a equação:  
CaO + P2O5 Ca3(PO4)2
Regra 1: 
deve-se escolher o Ca ou o P.
Regra 2: 
o Ca é preferível, pois apresenta índices 1 e 3.    
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Regra 3:  
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Regra 4: acerta-se o P. 
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 verificar sempre se o número de átomos de cada elemento é o mesmo em ambos os lados da equação, ou seja, se ela está balanceada. 
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Para realizar o balanceamento, temos que colocar um número denominado coeficiente estequiométrico antes dos símbolos. Quando o coeficiente de uma equação for igual a 1, não é preciso escrever. 
Exercício:
Produção de cal
CaCO3 CaO + CO2
Produção de ácido nítrico
NO2 + H2O + O2 HNO3
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MÉTODO DE OXI-REDUÇÃO
Consiste em verificar a variação do nox das espécies.
Conceitos importantes:
 Oxidação: perda de elétrons, ou seja, aumento do nox;
Redução: ganho de elétrons, ou seja, diminuição do nox;
Agente Redutor: Espécie química que oxidou;
Agente Oxidante: Espécie química que reduziu.
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MÉTODO DE OXI-REDUÇÃO
Regra 1: escolha os elementos que sofrem oxi-redução e determine seus Nox no 1o e no 2 o membro da equação.
Regra 2: calcule a variação total do Nox  (D). Para tal, basta multiplicar a variação do Nox de cada elemento pelo número de átomos do elemento que a molécula possui.
Regra 3: tomar o D do oxidante como coeficiente do redutor e vice-versa.
Regra 4: terminar o balanceamento pelo método das tentativas.
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Exemplo: Balancear a equação: 
 P  +  HNO3  +  H2O         H3PO4  +  NO
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Exércício
1) Balancear as equações a seguir:
 HI + H2SO4 → H2S + H2O + I2
 KMnO4 + H2O2 + H2SO4 → K2SO4 + MnSO4 + H2O + O2
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Método das Algébrico 
Consiste em atribuir coeficientes algébricos à equação para serem futuramente determinados por meio da resolução de um sistema.
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NH4NO3→ N2O + H2O 
aNH4NO3 → bN2O +cH2O
Afim de que a equação encontre-se balanceada, deve-se ter o mesmo número de átomosde um dado elemento químico no lado esquerdo (reagentes) da equação quanto do lado direito(produtos). Assim:
 2a = 2b : N
 4a = 2C : H
 3 a = (b+c): O
Tomando um valor arbitrário a uma das variáveis a fim de resolver-se o sistema:
a= 2 e resolvendo o sistema, temos: 
a = 2, b= 2 e c= 4, dividindo 2 temos: a=1, b=1 e c= 2
Eq. Balanceada: 1NH4NO3 → 1N2O +2H2O
Observação: Deve-se sempre tomar os menores números inteiros para efetuar-se o balanceamento das equações.
Sistema:
 	 2a = 2b 
 4a = 2C 
 3 a = (b+c) 
	
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aFe + bH2O cFe3O4 + dH2
	a=3c : Fe
	2b=2d: H
	b=4c: O
Sistema:
	a= 3c
	2b =2d
	b= 4c
Tomando c= 1  a=3, b= 4 e d=4 
3Fe + 4H2O 1Fe3O4 + 4H2
Exercício: Pb3O4 + Al Al2O3 + Pb
 C2H5OH + O2 CO2 + H2O
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