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Química Estequiometria Estequiometria Estequiometria é o cálculo da quantidade das substâncias envolvidas numa reação química. Este é feito com base nas leis das reações e é executado, em geral, com o auxílio das equações químicas correspondentes. Esta palavra, estequiometria, é derivada do grego: stoikheion = elemento, e metron = medida ou medição. Nas reações químicas, as substâncias reagem entre si originando produtos em proporções específicas. Desse modo, é possível calcular quanto de produto será formado, ou o rendimento da reação. Se quisermos determinado rendimento, podemos também calcular quanto deverá ser utilizado de reagente. Por meio dos cálculos estequiométricos é possível fazer essas e outras relações específicas. Mas, antes de tudo, precisamos conhecer as proporções existentes entre os elementos que formam as diferentes substâncias. E essas proporções são dadas pelas fórmulas moleculares, percentuais e mínimas ou empíricas. Além disso, a base dos coeficientes de qualquer reação são as leis ponderais: Lei da conservação da massa: Num sistema fechado, a massa total dos reagentes é igual à massa total dos produtos; Lei das proporções constantes: Toda substância apresenta uma proporção em massa constante na sua composição. Usa-se nos cálculos estequiométricos a relação mostrada abaixo: 1 mol ↔ 6. 1023 moléculas ou fórmulas unitárias ↔ massa molar em g/mol ↔ 22,4 L (nas CNTP*) Exemplos Exemplo: Qual a quantidade de matéria de álcool etílico, C2H6O (l), que deve reagir para fornecer 12 mols de gás carbônico? Considere esta uma reação de combustão completa. Equação balanceada: C2H6O (l) + 3 O2(g) → 2CO2 (g) + 3 H2O (v) Observe que 1 mol de álcool produz 2 mols de gás carbônico, assim pode-se fazer uma regra de três simples para resolver o problema: 1 mol ------------------- 2 mols X-------------------------12 mols X=6 mols Resposta:6 mols de álcool etílico são necessários para gerar 12 mols de gás carbônico. Lembre-se que é possível relacionar também massa, número de moléculas e volume molar. Porém, em todos esses casos é necessário seguir as seguintes regras fundamentais: 1. (PUC-PR). Em 100 gramas de alumínio, quantos átomos deste elemento estão presentes? Dados: M(Al) = 27 g/mol 1 mol = 6,02 x 1023 átomos. Alternativa d) 2,22 x 1024 1° passo: Encontrar quantos mols de alumínio correspondem à massa de 100 g: 2° passo: A partir do número de mols calculado, obter o número de átomos: 3° passo: Escrever o número de átomos encontrado no formato de notação científica, apresentado nas alternativas da questão: 2. (Cesgranrio) De acordo com a Lei de Lavoisier, quando fizermos reagir completamente, em ambiente fechado, 1,12g de ferro com 0,64g de enxofre, a massa, em g, de sulfeto de ferro obtida será de: (Fe=56; S=32) Alternativa c) 1,76 1° passo: Escrever a equação química correspondente e verificar se o balanceamento está correto: 2° passo: Escrever as proporções estequiométricas da reação e as respectivas massas molares: 1 mol de Fe 1 mol de S 1 mol de FeS 56 g de Fe 32 g de S 88 g de FeS 3° passo: Encontrar a massa de sulfeto de ferro obtida a partir da massa de ferro utilizada: 3. (FGV) A floculação é uma das fases do tratamento de águas de abastecimento público e consiste na adição de óxido de cálcio e sulfato de alumínio à água. As reações correspondentes são as que seguem: CaO + H2O → Ca(OH)2 3 Ca(OH)2 + Al2(SO4)3 → 2 Al(OH)3 + 3 CaSO4 Se os reagentes estiverem em proporções estequiométricas, cada 28 g de óxido de cálcio originarão de sulfato de cálcio: (dados - massas molares: Ca=40 g/mol, O=16 g/mol, H=1g/mol, Al=27 g/mol, S=32 g/mol) Alternativa b) 68 g 1° passo: Para a reação: Escrever as proporções estequiométricas da reação e as respectivas massas molares: 1 mol CaO 1 mol H2O 1 mol Ca(OH)2 56 g CaO 18 g H2O 74 g Ca(OH)2 2° passo: Encontrar a massa de hidróxido de cálcio produzida a partir de 28 g de óxido de cálcio: 3° passo: Para reação: 4° passo: Calcular a massa de sulfato de cálcio produzida a partir de 37 g de hidróxido de cálcio: 4. (UFRS) O ar atmosférico é uma mistura de gases contendo cerca de 20% (em volume) de oxigênio. Qual o volume de ar (em litros) que deve ser utilizado para a combustão completa de 16 L de monóxido de carbono, segundo a reação: CO(g) + ½ O2(g) → CO2(g) quando o ar e o monóxido de carbono se encontram a mesma pressão e temperatura? Alternativa e) 40 1° passo: Encontrar o volume de oxigênio para reagir com 16 L de monóxido de carbono: 2° passo: Encontrar o volume de ar que contenha 8 L de oxigênio para reação, já que a porcentagem de oxigênio no ar é de 20%: 5. (UFBA) Hidreto de sódio reage com água, dando hidrogênio, segundo a reação: NaH + H2O → NaOH + H2 Para obter 10 mols de H2, são necessários quantos mols de água? Alternativa c) 10 mols Na reação: Observamos que a proporção estequiométrica é 1:1. Ou seja, 1 mol de água reage para formar 1 mol de hidrogênio. A partir disso, chegamos a conclusão que: Como a proporção é 1:1, então, para produzir 10 mols de hidrogênio deveria se ter como reagente 10 mols de agua