Estequiometria: cálculos químicos

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7/19/2011
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Capítulo 3
Estequiometria: cálculos com 
fórmulas e equações químicas
QUÍMICA
A Ciência Central 
9ª Edição
Prof. Kleber Bergamaski
Equações químicas
Lavoisier
1789, lei da conservação da massa
“A massa total de uma substância
presente ao final de uma reação 
química é a mesma massa total do
inicio da reação.”
Com a teoria atômica:
Os átomos não são nem criados, nem 
destruídos durante qualquer reação química
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• A equação química para a formação da água pode ser visualizada 
como duas moléculas de hidrogênio reagindo com uma molécula 
de oxigênio para formar duas moléculas de água:
2H2 + O2 2H2O
Equações químicas
2Na + 2H2O 2NaOH + H2
2K + 2H2O 2KOH + H2
Equações químicas
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• Coeficientes estequiométricos: são os números na
frente das fórmulas químicas; fornecem a 
proporção de reagentes e produtos.
Equações químicas
Equações químicas
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• Lei da conservação da massa: a matéria não pode ser perdida em 
nenhuma reação química.
Equações químicas
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.
(100 g NaN3 50 L)
Alguns padrões simples de 
reatividade química
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Reações de combinação e decomposição
Alguns padrões simples de 
reatividade química
Reações de combinação e decomposição
Alguns padrões simples de 
reatividade química
2Mg(s) + O2(g) 2MgO(s) 
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Combustão ao ar
A combustão é a queima de uma
substância em oxigênio do ar:
C3H8(g) + 5O2(g) 3CO2(g) + 4H2O(g)
Alguns padrões simples de 
reatividade química
Massa molecular e peso fórmula
• A massa molecular (MF): é a soma de MA para os átomos na
fórmula.
MM (H2SO4) = 2(MA do H) + (MA do S) + 4(MA do O)
= 2(1,0 u) + (32,1 u) + 4(16,0 u)
= 98,1 u
• A massa molecular (MM) é a massa da fórmula molecular.
MM de C6H12O6) = 6(12,0 u) + 12(1,0 u) + 6(16,0 u) = 180,0 u
• Não se recomenda a utilização do termo massa fórmula
Massa molecular
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Mol: medida conveniente de quantidades químicas.
• 1 mol de algo = 6,0221421 1023 daquele algo.
• Experimentalmente, 1 mol de 12C tem uma massa de 12 g. 
Massa molar
• Massa molar: é a massa em gramas de 1 mol de substância
(unidades g/mol, g.mol-1).
• A massa de 1 mol de 12C = 12 g.
O mol
O mol
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O mol
Esta fotografia mostra um mol de 
sólido (NaCl), um mol de líquido 
(H2O) e um mol de gás (O2).
O mol
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Conversões entre massas, mols 
e número de partículas
• Massa molar: é a soma das massas molares dos átomos:
massa molar de N2 = 2 (a massa molar de N).
• As massas molares para os elementos são encontradas na tabela 
periódica.
• As massas moleculares são numericamente iguais às massas 
molares.
O mol
Conversões
EXEMPLO 1
- Número de átomos em uma moeda de cobre:
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EXEMPLO 2
(Como Fazer 3.10) Calcule a quantidade de matéria de
glicose (C6H12O6 ) em 5,380 g de C2H12O6 .
Conversões
CF 3.11 Calcule a massa, em gramas, de 0,433 mol de nitrato de cálcio
• Número relativo de átomos de cada elemento que a substância
contém.
• Comece com a % em massa dos elementos (por exemplo, Dados 
Empíricos) e calcule uma fórmula, ou
• Comece com a fórmula e calcule os elementos da % em massa.
Fórmulas mínimas a partir
de análises
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EXEMPLO: O mercúrio forma um composto com cloro
que tem 73,9 % de mercúrio e 26,1 % de cloro, em massa.
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Divide-se a maior quantidade de matéria pela menor
para obter-se uma razão molar de 1,99 : 1:
1,99 2
Assim:
Fórmula mínima é HgCl2
CF 3.11 O ácido ascórbico contém 40, 92% de C, ... (pág. 83)
Fórmula molecular a partir de fórmula mínima
• Uma vez que conhecemos a fórmula mínima, precisamos da MM 
para encontrarmos a fórmula molecular.
• Os índices inferiores na fórmula molecular são sempre números
inteiros múltiplos dos índices inferiores na fórmula mínima.
EXEMPLO
Fórmula mínima C3H4 Fórmula molecular C9H12
Fórmulas mínimas a partir
de análises
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Fórmulas mínimas a partir
de análises
CF 3.14 O mesitileno tem uma fórmula mínima C3H4 . A
massa molecular, determinada experimentalmente, para essa
Substância é 121 u. Qual é a fórmula molecular do mesitileno?
SOLUÇÃO:
massa molecular da fórmula mínima:
3(12,0 u) + 4(1,0 u) = 40,0 u
Apenas número inteiro tem sentido físico.
Portanto, 
3 x (C3H4) C9H12
Fórmulas mínimas a partir
de análises
CF 3.14 PRATIQUE: etilenoglicol... (pág. 84)
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Análise por combustão
• As fórmulas mínimas são determinadas pela análise por combustão:
Fórmulas mínimas a partir 
de análises
CF 3.15 Álcool isopropílico é composto de C, H e O. A
combustão de 0,255 g de álcool isopropílico produz
0,561 g de CO2 e 0,306 g de H2O. Determine a fórmula
mínima do álcool isopropílico.
Gramas de O ?
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massa de O = massa da amostra – (massa de C + massa de H)
= 0,255 g – (0,153 g + 0,0343 g) = 0,068 g de O
Calculamos agora a quantidade de matéria de C, H e O
na amostra:
Para encontrar a fórmula mínima quantidade relativa de 
matéria de cada elemento
C:H:O 2,98: 7,91: 1,00
Então
C3H8O 
CF 3.15 PRATIQUE: ácido capróico......... (pág. 85)
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• A equação balanceada fornece o número de moléculas que reagem
para formar produtos.
• Interpretação: a proporção da quantidade de matéria de reagente
necessária para se chegar à proporção da quantidade de matéria do 
produto.
• Essas proporções são denominadas proporções estequiométricas. 
NB: As proporções estequiométricas são proporções ideais
• As proproções ideais de reagentes e produtos no laboratório devem
ser medidas em gramas e convertidas para mols.
Informações quantitativas a partir de 
equações balanceadas
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• COMO FAZER 3.16 (pág. 87)
• Quantos gramas de água são produzidos na oxidação
de 1,00 g de glicose, C6H12O6 ?
Informações quantitativas a partir de 
equações balanceadas
• Se os reagentes não estão presentes em quantidades
estequiométricas, ao final da reação alguns reagentes ainda estarão
presentes (em excesso).
• Reagente limitante: um reagente que é totalmente consumido
Reagente limitante
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Reagente limitante
• Suponha que você deseje fazer vários sanduíches usando
uma fatia de queijo e duas fatias de pão para cada um 
deles.
“Equação química”:
2Pa + Qu Pa2Qu 
dez fatias de pão e sete de queijo, quantos sanduíches ?
Reagente limitante
• Situação análoga ocorre em reações químicas:
Por ex. 10 mol de H2 e 7 mol de O2 que reagem para
formar água:
2H2(g) + O2(g) 2H2O(g)
2 mols de H2 para cada mol de O2 
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Reagente limitante
Reagente limitante
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COMO FAZER 3.18
O mais importante processo comercial para converter N2
do ar em compostos contendo nitrogênio é baseado na
reação de N2 e H2 para formar NH3 :
N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g)
Qual quantidade de matéria de NH3 pode ser formada a
partir de 3,0 mols de N2 e 6,0 mols de H2 ?
Reagente limitante
RESOLUÇÃO:
Quantidade de matéria de H2 necessária para o consumo 
completo de 3,0 mols de N2 é:
Reagente limitante
apenas 6,0 mols de H2 disponível, ou seja, REAGENTE 
LIMITANTE !
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Reagente limitante
RESOLUÇÃO:
Usamos aquantidade de reagente limitante, H2, para
calcular a quantidade de NH3 produzida:
CF 3.18 PRATIQUE, pág. 91
COMO FAZER 3.19
Considere a seguinte reação:
2Na3PO4(aq) + 3Ba(NO3)2(aq) Ba3(PO4)2(s) + 6NaNO3(aq)
Suponha que uma solução contendo 3,50 g de Na3PO4 é
misturada com uma solução contendo 6,40 g de
Ba(NO3)2. Quantos gramas de Ba3(PO4)2 podem ser
formados ?
Reagente limitante
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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:
Reagente limitante
Fim do Capítulo 3:
Estequiometria: cálculos com 
fórmulas e equações químicas
EXERCÍCIOS CAP. 3 DO BROWN:
3.63 a 3.78