Quantidade de Matéria e Estequiometria

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QUANTIDADE DE MATÉRIA E CÁLCULOS
PROF. JUAN RACHID 
 QUÍMICA GERAL
Mol, Massa Atômica, Massa Molar, Volume Molar, Leis Ponderais e Cálculo Estequiométrico
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Grandezas e Unidades
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Vamos escolher um padrão...
O grama não é uma unidade demais 
para medir a massa de 1 átomo?
Carbono
12C
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
1/12 avos do 12C
1 u.m.a. ou 1U
1U = 1/12 avos do Carbono do isótopo 12
1
Átomo
Unidade de Massa Atômica – U.M.A. ou “U”
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1
Átomo de
Hidrogênio
Quantas fatias de 1 u.m.a. são colocadas?
1 u.m.a. ou 1U
Massa Atômica 
É o numero de vezes que um átomo é maior que 1 u.m.a. ou 1/12 avos do Carbono do isótopo 12.
4 u.m.a. ou 4U
Massa Atômica
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Massa Molecular
Uma molécula de:
H2O: (2x1) + (16) = 18 U ou 18 u.m.a
H2SO4: (2x1) + (32) + (16x4) = 98 U ou 98 u.m.a
Al2(SO4)3: (27x2) + 3x(32+(16x4)) = 342 U ou 342 u.m.a
A massa atômica na tabela nem sempre é exata pois o valor é uma média ponderada dos isótopos de cada elemento. Ex: Cloro (35=75,4%35, 37=24,7%)
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Número de Avogadro ou Mol
Nº Avogadro 
É a quantidade de átomos necessários para converter a massa atômica de uma entidade química em gramas. A essa quantidade foi dado o nome de MOL.
1 mol = 6,02 x 1023 unidades ou
602.000.000.000.000.000.000.000 = 602 SEXTILHÕES!
É necessário um número muito grande de partículas para termos uma pequena quantidade de massa.
Ex: 18 gramas de água (um gole) possui aproximadamente 6,02 x 1023 moléculas de água!
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Exemplos
Se um mol de moléculas de água possui 6,02 x 1023 moléculas de água significa dizer que:
1 mol de moléculas de água (H2O) possui:
2 mol de átomos de hidrogênio = 12,04 x 1023 átomos
1 mol de átomos de oxigênio = 6,02 x 1023 átomos
Mol aceita múltiplos, três mol de moléculas de Fosfato de Cálcio (Ca3(PO4)2) possui:
18,04 x 1023 moléculas de fosfato de cálcio
9 mol ou 54,18 x 1023 átomos de Ca
6 mol ou 36,12 x 1023 átomos de P
24 mol ou 144,48 x 1023 átomos de O 
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Exemplos
Mol aceita frações, 0,5 mol de gás carbônico (CO2) possui:
3,01 x 1023 moléculas de CO2
0,5 mol ou 3,01 x 1023 átomos de C
1 mol ou 6,02 x 1023 átomos de O
Mol é apenas mais uma unidade!
Dúzia		Cento		Milheiro		Mol
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“Pulo do Gato” = Massa Molar
Permite transformar U em gramas!
Um mol de átomos de hidrogênio = 1g ou a massa molar do hidrogênio é 1g/mol
Um mol de moléculas de água (H2O) = (1x2) + 16 = 18g ou a massa molar da água é 18 g/mol.
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Volume Molar
Volume ocupado por um mol de um gás, depende da temperatura e pressão.
CNTP (Condições Normais de Temperatura e Pressão)
Temperatura: 0ºC ou 273 K
Pressão: 1 atm ou 100 kPa
Valor do Volume Molar nas CNTP:
22,4 l/mol (1 atm) ou 22,7 l/mol (100 kPa)
Cálculo do volume fora das CNTP:
PV=nRT, onde P= pressão(atm), V= volume (l), n= número de mol, R(constante geral dos gases) = 0,082 atm.l/mol.K, T= temperatura (K= ºC + 273).
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Hipótese de Avogadro
Volumes iguais de gases diferentes nas mesmas condições de temperatura e pressão possuem o mesmo número de moléculas.
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Leis Ponderais – Lei de Proust
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Leis Ponderais – Lei de Lavoisier
Lei de conservação da massa: “Em uma reação química a soma das massas dos reagentes é igual a soma das massas dos produtos.”
Filosoficamente: “Na natureza nada se perde, nada se cria, tudo se transforma!”
 2H2 + O2 → 2H2O
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Cálculo Estequiométrico
Relacionar as quantidades das substâncias que reagem e são produzidas em uma reação química.
Quantidades podem ser em: mol, massa, volume ...
Casos especiais: reagentes impuros, excesso de reagentes, rendimento abaixo de 100%.
Passos:
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Exemplo
Formação da amônia :
Pode-se relacionar as quantidades em qualquer unidade!
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Exemplo
Qual massa (kg) de amônia pode ser produzida à partir de 14 kg de nitrogênio com quantidade suficiente de hidrogênio?
N2 + 3H2 → 2NH3
1ºPasso: conferir balanceamento! OK!
2ºPasso: identificar o que se deve relacionar!
 Massa de N2 com massa de NH3!
3ºPasso: montar regra de três!
28g de N2 -------------- 34g de NH3 x= 34 g NH3 x 14 kg N2
 14 kg de N2 -----------x ---------------------------------------- = 17 kg NH3
 28 g N2
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Exemplo
Quantos mol de moléculas de água podem ser produzidos à partir de 2,408 x 1023 moléculas de hidrogênio e oxigênio em excesso?
2H2 + O2 → 2H2O
Balanceamento OK!
Relacionar número de moléculas de H2 e quantidade de matéria (Mol) de H2O.
12,04 x 1023 moléculas de H2 -------------- 2 mol de H2O
2,408 x 1023 moléculas de H2 -------------- X
X= 2,408 x 1023 moléculas de H2 x 2 mol de H2O
 ----------------------------------------------------------------------------------------- = 0,4 mol de H2O
 12,04 x 1023 moléculas de H2
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Exemplo
Que volume (m3) de gás carbônico (CNTP) pode ser produzido à partir da combustão completa de 20 kg de metano com quantidade suficiente de oxigênio?
CH4(g) + 2O2(g) → CO2(g) + 2H2O(v)
Relacionar: massa de metano e volume de CO2
CH4: 12+(1x4)= 16 g/mol
16g CH4 -----------------------------22,4 litros CO2
20x103 g CH4 ----------------------- X
X= 20x103 g CH4 x 22,4 litros CO2 
 ------------------------------------------------------------- = 28 x 103 litros ou 28 m3 de CO2 
 16 g CH4