Relatório Estequiometria

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UNIVERSIDADE FEDERAL DE MINAS GERAIS
INSTITUTO DE CIÊNCIAS EXATAS
DEPARTAMENTO DE QUÍMICA
Elaborado por: Lara Lacerda de Oliveira;
Vivianne Oliveira de Azevedo.
Estequiometria
BELO HORIZONTE 
2017
UNIVERSIDADE FEDERAL DE MINAS GERAIS
INSTITUTO DE CIÊNCIAS EXATAS
DEPARTAMENTO DE QUÍMICA
Elaborado por: Lara Lacerda de Oliveira;
Vivianne Oliveira de Azevedo.
Estequiometria
Relatório Científico
BELO HORIZONTE
2017
Sumário
Introdução
A química não é uma ciência apenas qualitativa, também existem processos quantitativos, a esses é dado o nome de estequiometria. Ou seja, é possível mensurar e prever a quantidade de produto que será formado, a partir de uma quantidade de reagentes conhecida. [1]
A aplicação desse conceito no dia a dia das pessoas está implícita. Por exemplo, é necessário, em processos industriais, qual a melhor combinação das quantidades dos reagentes que gerará o máximo de produto. [1]
Então, para tornar esse conceito uma variável a calcular, é preciso que determine-se os coeficientes estequiométricos de uma reação, como a seguinte, que corresponde à síntese da amônia: 
N2(g) + 3H2(g) → 2NH3(g) [2]
Assim, com o auxílio da Lei das Conservação das massas de Lavoisier, pode-se entender o princípio básico que descreve que as massas sempre se conservam. Dessa forma, a reação ocorre sempre com proporções pré-estabelecidas, Lei de Proust. No entanto, podem acontecer situações nas quais algum reagente não é consumido na reação, isso porque foi colocado além dessa proporção, que é chamado de reagente em excesso, já o que foi completamente consumido, de reagente limitante.
Dessa forma, para determinar experimentalmente essas proporções em massa, deve-se utilizar de métodos que correspondem a um certo tipo de reação, que, neste trabalho, será utilizado a medida do precipitado formado na reação. [2]
Então, pode-se fazer uma analogia entre a química e as receitas culinárias, sendo que, para que uma receita seja preparada corretamente, é necessário que as proporções dos ingredientes sejam respeitadas. Assim como na química, onde os reagentes são os ingredientes de uma reação.
Objetivos
Determinar a relação estequiométrica entre o sulfato de cobre (II) e o hidróxido de sódio, a partir da altura do precipitado formado.
Materiais e reagentes
Tubos de ensaio; pipetas graduadas de 10 mL (2); régua graduada em milímetros (1); tubo de Nessler 18 x 150 mm (6); béquer de 50 mL (2); béquer de 100 mL (1); bastão de vidro (1); pêra (2); frasco para armazenamento de resíduo (1).
Reagentes e indicadores
Solução de sulfato de cobre 0,5 mol/L (40 mL); solução de hidróxido de sódio 0,5 mol/L (50 mL).
Procedimento experimental
Procedimento 1
Em 6 tubos de Nessler, adicionou-se, sucessivamente, 11; 10; 8; 6; 4 e 2 mL de solução de NaOH 0,5 mol/L. Após, adicionou-se, sucessivamente, 1; 2; 4; 6; 8 e 10 mL de solução de CuSO4 0,5 mol/L. Deixou-se as soluções em repouso por 20 minutos para que a reação se processasse e, mediu-se a altura do precipitado em cada tubo.
 Depois de finalizado o experimento, anotou-se os resultados e descartou-se os resíduos no recipiente indicado.
Procedimento 2
Preencheu-se a tabela da apostila [2] e respondeu-se as questões nela propostas sobre a experimentação do procedimento 1.
Resultados e Discussão
Procedimento 1
A reação a ser analisada no procedimento foi:
CuSO4(aq) + 2NaOH(aq) → Cu(OH)2(s) + Na2SO4(aq)
Após a adição e homogeneização do meio, pôde-se perceber que houve diferentes reagentes em excesso em cada tubo. Como descrito na figura 1 abaixo:
Figura 1: resultados do experimento após a decantação
	Dessa forma, por meio da medição da altura do precipitado, foi possível realizar a construção de um gráfico de variação dessa altura versus volume da solução de CuSO4 adicionada, que está anexado neste relatório.
	Nos três primeiros tubos, o reagente em excesso é o NaOH e nos dois últimos é a solução de CuSO4. A diferença da tonalidade dessas cores dá-se pelo pH do meio no qual a reação ocorreu. 
	O pH também afeta a ocorrência adequada da reação. O experimento de uma outra dupla foi feito a partir da ordem contrária de adição dos reagentes, isso fez com que o seguinte resultado pudesse ser observado:
Figura 2: resultados do experimento realizado com a ordem contrária de adição dos reagentes
	Esse fenômeno ocorreu devido ao aumento imediato do pH quando a solução de NaOH é adicionada primeiro, visto que os produtos formados da reação nessa ordem são diferentes do que quando é adicionada primeiro a solução de CuSO4, que diminui o pH do meio.
	Na reação da ordem correta, a tabela que consta os resultados é a tabela 1:
Tabela 1: Quantidades em volume reagentes e altura do precipitado formado
	Tubo
	Volume / mL
CuSO4 0,5 mol/L
	Volume / mL
NaOH 0,5 mol/L
	Altura / cm do precipitado
	1
	11
	1
	1,5
	2
	10
	2
	3,0
	3
	8
	4
	4,0
	4
	6
	6
	3,0
	5
	4
	8
	1,5
	6
	2
	10
	0,5
Procedimento 2
A reação a ser analisada no procedimento foi:
CuSO4(aq) + 2NaOH(aq) Cu(OH)2(s) + Na2SO4(aq)
Sabendo-se a equação química do experimento anterior, foi possível prever através de cálculos estequiométricos as quantidades de matéria dos reagentes e produtos antes e depois da reação realizada na prática. Usou-se a seguinte fórmula para encontrar os valores:
A tabela 2 abaixo apresenta os valores obtidos na experimentação:
Tabela 2: Quantidades de matéria dos reagentes produtos antes e depois da reação realizada
	
	
	CuSO4 / mol
	NaOH / mol
	Cu(OH)2 / mol
	Na2SO4 / mol
	 TUBO 1
	Antes
	5x10-4
	5,5x10-3
	0
	0
	
	Depois
	5,5x10-3
	0
	2,75x10-3
	2,75x10-3
	 TUBO 2
	Antes
	1,0x10-3
	5,0x10-3
	0
	0
	
	Depois
	2,5x10-3
	0
	2,5x10-3
	2,5x10-3
	 TUBO 3
	Antes
	2,0x10-3
	4,0x10-3
	0
	0
	
	Depois
	0
	0
	2,0x10-3
	2,0x10-3
	 TUBO 4
	Antes
	3,0x10-3
	3,0x10-3
	0
	0
	
	Depois
	0
	3,0x10-3
	1,5x10-3
	1,5x10-3
	 TUBO 5
	Antes
	4,0x10-3
	2,0x10-3
	0
	0
	
	Depois
	0
	1,0x10-3
	1,0x10-3
	1,0x10-3
	 TUBO 6
	Antes
	5,0x10-3
	1,0x10-3
	0
	0
	
	Depois
	0
	5,0x10-4
	5,0x10-4
	5,0x10-4
Conclusão
Com a execução dos experimentos foi possível colocar em prática os conceitos já conhecidos das aulas teóricas sobre estequiometria. A partir dos cálculos e observações feitas em todos os procedimentos foi possível concluir a existência de uma relação direta e invariável entre reagentes e produtos. Dando, assim, veracidade a Lei de Proust (Lei das proporções constantes) e Lei de Lavoisier (Lei de ação das massas). 
Dessa forma, somando-se todos os conceitos e aprendizados, confirmou-se que a massa é conservada em uma reação química, e que existe reação entre os reagentes até um deles se esgote (limitante).
Questionário: Estequiometria 
1) a) Calcule a quantidade de matéria contida em 66,2g do composto Pb(NO3)2.
n = 66,2/313,2 ; n = 0,21 mol
b) Determine a quantidade de matéria necessária para reagir com 66,2g de Pb(NO3)2.
n = 0,42 mol
2) 10,0g de NaOH reagiram com quantidade suficiente de HCl. Quantos gramas de cloreto de sódio foram obtidos sabendo que o rendimento foi de 75%?
11g.
3) Nas estações de tratamento de água, eliminam-se as impurezas sólidas em suspensão através do arraste por flóculos de hidróxido de alumínio, produzido na reação representada por:
Al2(SO4)3(aq) + 3Ca(OH)2(s) → 2Al(OH)3(s) + 3Ca(SO4)(aq)
Responda as questões abaixo, deixando indicados todos os seus cálculos e o seu raciocínio. Massas atômicas (g/mol): Al = 27; S = 32; O = 16; Ca = 40; H = 1.
a) Na reação completa de 34,2g de Al2(SO4)3 e 22,2g de Ca(OH)2, obtém-se 15,6g de Al(OH)3. Qual é a massa de CaSO4 obtida nessa reação?
342g ---- 408g
34,2g --- x ; x = 40,8g
b) Reagindo 68,4g de Al2(SO4)3 e 44,4g de Ca(OH)2, qual a massa de cada produto obtido?
Pode-se observar que a massa fornecida é o dobro da anterior, logo, terá o dobro de produto: CaSO4 = 81,6ge Al(OH)3 = 31,2g.
c) a) Na reação de 171g de Al2(SO4)3 e 148g de Ca(OH)2, obtém-se 78g de Al(OH)3. Qual é a massa de CaSO4 produzida nessa reação?
156g ---- 408g
78g ------ x ; x = 204g
d) Reagindo 171g de Al2(SO4)3 e 55,5g de Ca(OH)2, qual a massa de cada produto formado?
222g ---- 408g
55,5g ------ x ; x = 102g (CaSO4) 
222g ---- 156g
55,5g ------ y ; x = 39g (Al(OH)3)
Referências bibliográficas
[1] ATKINS, P. W.; Princípios de química: questionando a vida moderna e o meio ambiente. - 5ª ed. – Porto Alegre: Bookman, 2012. F85p
[2] PIM, W. D.; FIGUEIREDO, J. C. D. J.; DEMICHELI, C. P.; Química Geral. 1º semestre de 2017. Universidade Federal de Minas Gerais, MG. 1ªed. 26-28p