Balanceamento de Equações Químicas e Estequiometria

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Química
Aula 4: Balanceamento das equações químicas e
estequiometria
Apresentação
Nesta aula, observaremos que uma equação química é a representação escrita de uma reação química. Nela, os
reagentes encontram-se dispostos ao lado esquerdo da seta que indica o sentido da reação. Os produtos encontram-se ao
lado direito da referida seta.
Para que a Lei da Conservação das Massas seja atendida, toda a matéria que se encontra nos reagentes tem que estar
presente nos produtos, isto é, na natureza nada se perde, nada se cria, tudo se transforma. A partir do balanceamento das
equações químicas, podem ser realizados diversos cálculos estequiométricos.
Objetivos
Identi�car os aspectos quantitativos que as equações químicas representam;
Relacionar as quantidades de uma das espécies químicas participantes da reação, com as quantidades de outra
espécie, em termos de massa, número de mol e volume molar;
Escrever equilíbrios ou balanceamentos das equações químicas.
 O mol
O termo foi introduzido em meados de 1986 por Wilhelm Ostwald (1853-1932). O físico utilizou uma derivação da palavra mol
em latim (moles), que possuía o signi�cado de certa quantidade de algo. Com isso, de�niu-se o mol como uma determinada
quantidade de matéria. Como base, essa de�nição utilizou a mesma quantidade de unidades fundamentais contidas em 12g
do isótopo do carbono 12.
Para sedimentar o conceito, basta compreender que o mol se relaciona sempre ao mesmo número de partículas,
independentemente da substância empregada.
Exemplo
Um mol de zinco terá a mesma quantidade de átomos que um mol de bismuto.
Diversos experimentos relacionados ao mol mostraram que o número de partículas associadas a ele é igual a:
Esse valor é conhecido como a constante de Avogadro, em homenagem ao físico italiano Amedeo Avogadro que, apesar de
conceber a ideia, nunca conseguiu determinar o valor.
Existe uma relação muito importante e utilizada na química, entre a massa (m), a quantidade de matéria (n) e a massa molar
(M). Tal relação ocorre da seguinte forma:
1 mol = 6,022 x 10 partículas23
m = n x M.
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Exercício resolvido
Se você ganhasse 1 mol de dólares na loteria no dia em que nasceu e gastasse 1 bilhão de dólares por segundo
durante o resto de sua vida, que percentagem do prêmio restaria, se fosse o caso, quando você decidisse se aposentar
aos 90 anos de idade?
Se você, que ganhou o prêmio, gasta 1 bilhão de dólares por segundo, ao longo de 90 anos, você gastará:
Entretanto, se você recebeu em seu nascimento um mol de dólares, restará, para sua aposentadoria, após 90 anos:
Conclui-se, portanto, que sobrará, para a aposentadoria um total de:
Solução
Inicialmente, deve-se converter 90 anos em segundos:
1 h --- 3600 s
1 dia --- 24h --- 86400 s
1 mês --- 30 dias --- 2592000 s
1 ano --- 12 meses --- 31104000 s
90 anos --- 1080 meses --- 2799360000 s
US$ 1000000000 --- 1 s → Em 2799360000 s (90 anos) você gastou US$ 2,80 x 1018
1 mol de dólares = US$ 6,02 x 10
US$ 6,02 x 10 --- 100 %
US$ 2,80 x 10 --- X
X = 4,65 x 10-14
23
23
18
100 – 4,65 x 10-14 % = 99,99% do prêmio.
 Fórmulas
Qualquer amostra de um composto puro sempre consiste nos mesmos elementos, combinados na mesma proporção em
massa. Portanto, a composição molecular pode ser expressa em termos do número de átomos, em termos da massa ou ainda
em termos de cada um dos elementos que compõem o composto. Nesse último caso, fala-se da composição percentual. Faz-
se referência à porcentagem de cada elemento presente no composto, como mostra a Figura 1.
A fórmula percentual (SANTOS; CARVALHO; LIMA, 2015).
porcentagem da massa do elemento  =   × 100massa do elemento na amostra
massa total da amostra
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 Balanceamento de equações e cálculos estequiométricos
Em uma equação química, as fórmulas dos reagentes encontram-se antes da seta e as fórmulas dos produtos,
consequentemente, encontram-se à direita, após a seta.
Um exemplo de uma equação química (balanceada) para a produção do cloreto de sódio está descrito a seguir:
Para que a Lei de Conservação das Massas (tudo o que há do lado esquerdo da seta reacional tem que existir do lado direito da
referida seta) possa ser atendida, antes de qualquer cálculo envolvendo o número de mols, a quantidade de massa, ou outro
parâmetro, a equação química deve ser balanceada.
Muitas equações químicas podem ser balanceadas por tentativa e erro, mesmo que algumas envolvam mais tentativas que
outras. Ao balancear equações químicas há duas coisas importantes:
NaOH + HCl → NaCl + H O (s) (l) (s) 2 (aq)
1
Veri�car se as fórmulas químicas dos reagentes e produtos estão corretas pois, caso contrário, a equação não terá
sentido.
2
Os índices subscritos não podem ser alterados ao se balancear equações químicas. Tal mudança, consiste na mudança
da substância. Por exemplo, a molécula do dióxido de carbono, CO é diferente da molécula de monóxido de carbono,
CO.
2
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Exercícios resolvidos
1 - A reação do alumínio com o bromo é mostrada a seguir:
Quantos mols de Al Br serão produzidos pelo uso de 0,6 mol de Al?
2 - Escreva a equação balanceada de combustão da amônia (NH ), que forma NO e H O.
Após o correto balanceamento das equações químicas, podem ser realizados diversos cálculos que envolvam o
número de mols (n) e a massa (m), ambos relacionados à Massa Molar (MM) das substâncias.
2 Al + 3 Br → Al Br (s) 2 (l) 2 6 (s)
2 6
Solução
2 mols de Al produzem 1 mol de Al Br
0,6 mol de Al produzem x mol de Al Br
Fazendo uma regra de três simples, obtém-se como resposta 0,3 mol de Al Br .
2 6
2 6
2 6
3 2
Solução
1° passo: Escreva as fórmulas corretas dos reagentes e dos produtos.
NH + O → NO + H O
2° passo: Balanceie os átomos de N.
2 NH + O → 2 NO + H O
3° passo: Balanceie os átomos de H.
2 NH + O → 2 NO + 3 H O
4° passo: Balanceie os átomos de O.
2 NH + 5/2 O → 2 NO + 3 H O
Como não se deve deixar coe�cientes estequiométricos em equações químicas, deve-se multiplicar todos os
coe�cientes estequiométricos por 2 para eliminar a fração.
2 NH + 5/2 O → 2 NO + 3 H O (x2)
4 NH + 5 O → 4 NO + 6 H O
5° passo: Veri�que se tudo que há do lado esquerdo da seta (reagentes), também existe ao lado direito da seta
(produtos), pois só assim a equação química estará corretamente balanceada (Lei da Conservação das Massas).
4 NH + 5 O → 4 NO + 6 H O
A equação está balanceada!
3 2 2
3 2 2
3 2 2
3 2 2
3 2 2
3 2 2
3 2 2
Isso nada mais é do que a relação que já foi citada anteriormente: 
Quantos mols há em uma barra de 46 g de alumínio (Al)?
Dados: MA Al = 26,9 u
n =
m
MM
Solução 
1 mol de Al — 26,9 g 
x mol de Fe — 46,0 g 
x = 1,71 mols de Al
Outro aspecto importante nos cálculos químicos, envolvendo as reações químicas, está relacionado ao reagente que limita a
ocorrência da reação por estar em menor quantidade. Trata-se então do reagente limitante.
Geralmente, coloca-se um dos reagentes em excesso para garantir que o outro reagente (supondo, é claro, que a reação seja
composta por apenas dois reagentes) seja totalmente consumido. O reagente limitante irá determinar, limitar, as quantidades
de produtos que serão formados.
Um exemplo de uma reação química em que um dos reagentes é limitante, está na reação entre o oxigênio e o monóxido de
carbono. A equação química balanceada está representada a seguir:
Suponha agora que tenha-se uma mistura de quatro mols de CO e três mols de O . Os quatro mols de CO necessitam de
apenas dois mols de O (para produzirem quatro mols de CO ). O oxigênio está em excesso (1 mol em excesso). Portanto, o
reagente limitante, nesse caso, é o monóxido de carbono.
2 CO + O → 2 CO (g) 2 (g) 2 (g)
2
2 2
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Exercício resolvido
A primeiraetapa na produção do ácido nítrico é a oxidação da amônia à NO, que é alcançada pelo uso de uma tela
metálica de platina. A equação balanceada para esse processo, está representada a seguir:
Suponha que massas iguais de ambos os reagentes sejam misturadas (650 g de cada um). Certamente, um desses
reagentes encontra-se em excesso e, consequentemente, o outro será o reagente limitante. Então, qual o reagente
limitante? Para responder essa pergunta, duas etapas terão que ser executadas.
1ª etapa: Determine a quantia de cada reagente.
2ª etapa: Qual é o reagente limitante? Examine a razão entre as quantidades de reagentes.
Para que toda a amônia presente na reação fosse consumida seriam necessários 47,75 mols de O . Como a
quantidade de O é menor que essa, o reagente limitante em questão é o oxigênio.
4 NH + 5 O → 4 NO + 6 H2O 3 (g) 2 (g) (g) (l)
650 g x NH x = 38,2 mols de NH disponíveis
650 g x O x = 20,3 mols de NH disponíveis
3
1 mol  NH 3
17,03 g  NH 3  3
2
1 mol O2
32,00 g   O2
3
Razão estequiométrica requerida pela equação balanceada = 
Razão de reagentes disponíveis de fato = 
5 mols  O2
4 mols NH3
20,3 mols  O2
38,2 mols NH3
2
2
 Atividade
1) Determine a massa molar do sulfato de potássio (k (SO )).
Dados: O = 16 u; S = 32,1 u e k = 39,1 u.
2 4
2) Quantos mols de oxigênio existem em 3,48 mols de H SO ?
Dados: MA H = 1,0 u; O = 16,0 u; S = 32,1 u.
2 4
3) Qual é o adubo mais rico em sódio (Na): o sulfato de sódio (Na SO ) ou o cloreto de sódio (NaCl)?
Dados: Na = 23,0 u; S = 32,1 u; Cl = 35,5 u e O = 16 u.
2 4
4) Calcule a fórmula percentual do propano C H .
Dados: MA: C = 12 u e H = 1 u.
3 8
5) Faça o balanceamento da equação:
Al O + C → CO + Al2 3 2
6) A reação da pirita (FeS ) com o oxigênio do ar, que produz o dióxido de enxofre, está representada segundo a equação
química não balanceada:
FeS + O → Fe O + SO
Dados: Fe = 55,8 g/mol; S = 32,1 g/mol; O = 16 g/mol.
Responda:
a) Qual a massa de oxigênio gasoso (O ) consumida quando se tem 39,8 g de pirita?
b) Qual a massa de SO formada quando são consumidos 44,2 g de O ?
2
2 2 2 3 2
2
2 2
NotasReferências
LEWIS, R. Química. 4. ed. Rio de Janeiro: LTC, 2014.
NEIL, D. J. Química: a natureza molecular da matéria, v. 1. 7. ed. Rio de Janeiro: LTC, 2017.
NEIL, D. J. Química: a natureza molecular da matéria, v 2. 7. ed. Rio de Janeiro: LTC, 2017.
SANTOS, C. M. C.; CARVALHO, M. N.; LIMA, N. S. Química geral. 1. ed. Rio de Janeiro: Lexikon, 2015.
TRO, N. J. Química uma abordagem molecular. v. 1. 3 ed. Rio de Janeiro: LTC, 2017.
Próxima aula
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