Estequiometria: Cálculos Químicos

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Estequiometria 
		Estequiometria : é o cálculo da quantidade das substâncias envolvidas numa reação química.
		O primeiro passo para o cálculo correto é identificar a equação química da reação e, depois efetuar o balanceamento.
		Conhecendo as proporções entre os reagentes e os produtos de uma reação química, podemos saber quanto precisamos de cada reagente para formar determinada quantidade de produto.
		Quando utilizamos produtos químicos em quantidades indevidas, corremos o risco de obter resultados indesejáveis e até desastrosos. Um caso muito comum se da com o uso incorreto de produtos de limpeza.
		Para evitar desperdício, os químicos procuram calcular as quantidades exatas dos materiais usados num processo. Para fazer tais cálculos, precisamos saber, inicialmente, quais são as proporções das substâncias envolvidas nas reações químicas.
		Os cálculos químicos baseiam-se em relações de proporcionalidade
Ex: 
		N2 (g) + 3H2 (g)  2NH3 (g)
Relações estequiométricas
		A grandeza relacionada com o número de partículas é a quantidade de matéria, cuja unidade de medida é o mol. A equação química balanceada para a formação da amônia indica que cada mol de nitrogênio reage com três mols de hidrogênio, para formar dois mols de amônia. Ou seja:
1 mol N2 (g) + 3 mol H2 (g)  2 mol NH3 (g)
Com base nos coeficientes estequiométricos da equação química balanceada, podemos estabelecer algumas relações. Veja a seguir:
1 mol N2 = 3 mol H2 				Para cada mol de N2 consumido na reação, são consumidos 3 mol H2.
1 mol N2 = 2 mol NH3				Para cada mol de N2 consumido na reação são formados 2 mol de NH3
3 mol H2 = 2 mol NH3				Para cada 3 mol de H2 consumido na reação, são formados 2 mol de NH3
		Análise dimensional: se baseia na conversão sucessiva das quantidades, utilizando fatores de conversão, até se obter o resultado desejado. Para isso, é necessário determinar os coeficientes estequiométricos da equação química. Esse método envolve os passos subsequentes:
Determinando quantidades
Identificação da equação química.
Balanceamento da equação química. 
Identificação das relações estequiométricas envolvidas no cálculo e na definição dos fatores de conversão.
Determinação da quantidade de matéria de cada substância, a partir dos coeficientes estequiométricos .
Determinação se necessário de valores de base de substâncias envolvidas na reação.
De modo geral, os cálculos químicos envolvem massa ou quantidade de matéria, que são as grandezas usualmente adotadas em química.
		Cálculos estequiométricos da quantidade de matéria de uma substância a partir da quantidade de matéria de outra substancia
 1. Calcule a quantidade de matéria do gás nitrogênio (N2) necessária para reagir com 12 mol de gás hidrogênio (H2), formando amônia (NH3)
1° PASSO
	Identificação da equação química, pois é necessário escrevermos a equação envolvida na reação: o nitrogênio reage com o hidrogênio, formando amônia, segundo a equação: 
			N2 (g) + H2 (g)  NH3 (g)
2° PASSO
Balanceamento da equação química:
1N2 (g) + 3H2 (g)  2NH3 (g)
3° PASSO
Identificação da relação estequiométrica envolvida no cálculo em questão e dos fatores de conversão:
			1 mol N2 = 3 mol H2
Dividindo-se essa igualdade por 3 mol de H2, teremos o fator de conversão:
Dividindo-se, ainda, a relação estequiométrica por 1 mol H2, obteremos outro fator de conversão:
4° PASSO
Determinação da quantidade de matéria desejada, com base no fator de conversão obtido da relação estequiométrica:
A amônia pode ser obtida a partir do nitrogênio atmosférico e transportadora em tanques até indústrias, nas quais é utilizada como matéria-prima.
		Cálculos estequiométricos da quantidade de matéria de uma substância a partir da massa de outra substância
2. Calcule a massa de cloreto de potássio (KCl) obtida a partir da obtenção de 3 mol de clorato de potássio (KClO3), na qual também se forma gás oxigênio (O2).
1° PASSO
	Identificação da equação química que representa a reação: 	
		KClO3 (s)  KCl (s) + O2 (g)
2° PASSO
Balanceamento da equação química:
	2KClO3 (s)  2KCl (s) + 3O2 (g)
3º PASSO
Identificação da relação estequiométrica referente ao cálculo em questão:
Como desejamos o valor em MASSA, temos de converter a relação estequiométrica para a unidade de massa, usando para isso a massa molar obtida pelos valores de massa atômica:
4° PASSO
Determinação da massa de cloreto de potássio, a partir dos fatores de conversão advindos as relação estequiométrica e da massa molar KCl:
O cloreto de potássio, entre outras aplicações, é utilizado como adubo químico.
		Cálculos estequiométricos da massa de uma substância a partir da quantidade de matéria de outra substância 
3. Calcule a quantidade de matéria de alumínio necessária para se obter 51g de óxido de alumínio (Al2O3), sabendo-se que este é formado a partir da reação do alumínio com o gás oxigênio (O2).
1° PASSO
Identificação da equação química:
 Al (s) + O2 (g)  Al2 O3 (s)
2° PASSO
Balanceamento da equação química: 
	4Al (s) + 3O2 (g)  2Al2O3 (s)
3° PASSO
Identificação da relação estequiométrica referente ao cálculo em questão e dos fatores de conversão:
4° PASSO
Determinação da quantidade de matéria desejada, a partir do fator de conversão advindo da relação estequiométrica:
Reciclar alumínio para fazer latinhas consome muito menos energia do que a fabricação a partir do minério de alumínio (Al2O3), a bauxita.
		Cálculos estequiométricos envolvendo conversão de massa de uma substância para massa de outra substância
4. Calcule a massa de zinco (Zn) necessária para reagir com 109,5 g de ácido clorídrico (HCl), formando cloreto de zinco (ZnCl2) e gás hidrogênio (H2).
1°PASSO 
Identificação da equação química:
Zn (s) + HCl (aq) ZnCl2 (aq) + H2 (g)
2° PASSO
Balanceamento da equação química:
Zn (s) + 2HCl (aq)  ZnCl2 (aq) + H2 (g)
3° PASSO
Identificação da relação estequiométrica referente ao cálculo em questão e dos fatores de conversão:
4° PASSO
Determinação da quantidade de matéria desejada, a partir do fator de conversão advindo da relação estequiométrica:
		Cálculos estequiométricos do volume de uma substância gasosa a partir da massa de outra substância
5. A reação entre os gases oxigênio e hidrogênio para formar água libera tanta energia que o hidrogênio pode ser utilizado como combustível. Quantos litros de gás hidrogênio, nas condições normais de temperatura e pressão (CNTP) serão necessários para formar 90g de água?
1° PASSO 
Identificação da equação química: hidrogênio reage com oxigênio, dando a origem à água: H2 (g) + O2 (g)  H2O
A produção de gás hidrogênio é importante avanço tecnológico que possibilitará no futuro a substituição dos combustíveis fósseis por combustíveis menos agressivos ao ambiente.
2° PASSO 
Balanceamento da equação química:
 2H2 (g) + 1O2 (g)  2H2O (g)
3° PASSO 
Identificação da relação estequiométrica referente ao cálculo em questão e dos fatores de conversão, para os dados da tabela: volume molar dos gases (CNTP) = 22,7 L/mol; M (H2O) = 18 g/mol.
4° PASSO 
Determinação da quantidade de matéria desejada, a partir do fator de conversão advento da relação estequiométrica:
Em vez da conhecida fumaça preta que os ônibus costuma liberar, este libera a vapor de água, resultante da combinação do gás hidrogênio com oxigênio.
No estudo de gases os químicos puderam estabelecer a lei geral dos gases que prevê, a partir da equação abaixo, o comportamento químico deles:
				P . V = n . R . T
P = pressão do gás
V = volume do gás
n = quantidade de matéria do gás
R = constante dos gases
T = temperatura do gás
				Unidades de medida
P = Pascal (Pa)
V = metro cúbico (m3)
T = Kelvin (K)
Química cidadã : volume 2 : ensino médio : 2ª série / Wildson Luiz Pereira dos Santos, Gerson de Souza Mól, (coords.) - - 2. ed. – São Paulo : Editora AJS, 2013. – (Coleção química cidadã)
ISBN: 978-85-62482-87-8 (Aluno)
Bibliografia