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Cálculos com fórmulas e equações químicas

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Cálculos com fórmulas e equações químicas. Capítulo 3. Beatriz Gonzaga Faria Andrielle Silva Sousa. TÓPICOS. 1 - Equações químicas 2 - Reatividade química 3 - Tipos de reação 4 - Massas moleculares 5 - O mol 6 - Massa molar 7 - Conversões 8 - Fórmula mínima

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c lculos com f rmulas e equa es qu micas
Cálculos com fórmulas e equações químicas

Capítulo 3

Beatriz Gonzaga Faria

Andrielle Silva Sousa

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TÓPICOS

1 - Equações químicas

2 - Reatividade química

3 - Tipos de reação

4 - Massas moleculares

5 - O mol

6 - Massa molar

7 - Conversões

8 - Fórmula mínima

9 - Reagentes limitantes

10 - Rendimentos teóricos

11 - CO2 e o efeito estufa

slide3

ESTEQUIOMETRIA

Análise da natureza quantitativa das fórmulas e reações químicas

Cálculos baseados nas leis de:

  • Lavoisier

Lei da conservação das massas

A + B C + D

ma + mb = mc + md

  • Proust

Lei das proporções definidas

A + B C + D

ma mb mc md

= = =

= constante

ma’ mb’ mc’ md’

slide4

Equações químicas

Representam reações químicas

Exemplo:

CH4 + O2 CO2 + H20 (não balanceada)

COEFICIENTE = quantidade

ÍNDICE

= identidade

CH4+2 O2 CO2 + 2 H20 (balanceada)

reage

forma

REAGENTES

PRODUTOS

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Reatividade química

Através da tabela periódica buscam-se semelhanças de comportamento entre elementos de um mesmo grupo. Exemplo:

2 M (s) + 2 H2O (l) 2 MOH (aq) + H2(g)

Fila de reatividade dos metais

Utilizada para saber se a reação ocorre

Metais

Metais

> > Al > Mn > Zn > Cr > Fe > Ni > Sn > Pb > H > Cu >

Hg > Ag > Au

alcalino-

alcalinos

terrosos

Exemplo:

Ocorre se C for mais reativo que A

AB + C CB + A

slide6

Tipos de reações

Reação de síntese

Exemplo:

2 Fe + S2 2 FeS

A + BAB

substância composta mais complexa.

Duas substâncias

ou

simples

composta

Caso particular

Metal + ametal = sólido

iônico

slide7

Tipos de reações

Exemplo:

CaCO3 (s) CaO(s) + CO2(g)

Reação de análise

Substâncias mais simples

Substância composta

AB A + B

Calor

“ i ”

luz

Pirólise

Eletrólise

Fotólise

slide8

Tipos de reações

Reação de combustão

combustível

Hidrocarbonetos + O2 CO2 + H2O

ou

Derivados oxigenados

comburente

Exemplo: C3H8(g) + 5 O2 (g) 3 CO2(g) + 4 H20 (g)

Caso particular

Reação de oxidação

Glicose + O2 CO2 + H2O

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Massa molecular

É a soma das massas atômicas de cada átomo em sua fórmula química

Exemplo :

MM de C6H1206 = 6 (12,0 u) + 12 (1,0 u) + 6 (16,0 u) = 180,0 u

  • A composição percentualé a porcentagem em massa de cada elemento em determinada substância.

% do elemento = (número de átomos do elemento ∙ (MA) ∙ 100)

(MM da substância)

Exemplo: C12H22O11

% C = (12 x (12,0 u) x 100) / 342 u = 42,1%

% H = (22 x (1,0 u) x 100) / 342 u = 6,4%

% O = (11 x (16,0 u) x 100) / 342 u = 51,5%

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O mol

  • Um mol é a quantidade de matéria que contém tantos objetos (átomos, moléculas ou o que considerarmos) quanto o número de átomos em exatamente 12 g de 12C isotopicamente puro.
  • 1 mol = 6,0221421 x 1023 = constante de Avogadro.

EXERCÍCIO:

Calcule o número de átomos de H em 0,350 mol de C6H12O6.

Solução:

mol de C6H12O6 moléculas de C6H12O6 átomos de H

Átomos de H = (0,350 mol C6H1206) ∙ 6,02.1023 moléculas ∙ 12átomos de H

1 mol C6H12O6 1 molécula

= 2,53 x 1024 átomos de H

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Massa Molar

  • É a massa em gramas de um mol de certa substância ( g/mol)
  • Sempre numericamente igual à sua massa molecular (em u).
  • Relações Molares

Exercício:

Qual é a massa em gramas de 1,00 mol de glicose?

6 átomos de C = 6 (12,0) = 72,0 u 12 átomos de H = 12 (1,0) = 12,0 u

6 átomos de O = 6 (16,0) = 96,0 u

180,0 u

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Conversões entre massas, mols e número de partículas

Exercício:

Calcule a massa, em gramas, de 0,433 mol de nitrato de cálcio.

Massa de Ca(NO3)2 = (0,433 mol de Ca(NO3)2) 164,1g de Ca(NO3)2 1 mol de Ca(NO3)2

= 71,1 g de Ca(NO3)2

1 mol de Ca(NO3)2

slide13

Fórmulas mínimas a partir de análise

Porcentagem em massa dos elementos

Fórmula mínima

Calcular razão molar

Supor 100 g de amostra

Massa de cada elemento

Use massas atômicas

Mols de cada elemento

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Exercício: Fórmula mínima

  • O ácido ascórbico (vitamina C) contém 40,92% C, 4,58% H e 54,50% O em massa. Qual é a fórmula mínima do ácido ascórbico?

Para 100 g de ácido: C: 40,92 g x 1 mol = 3,407 mol de C

12,01 g

H: 4,58 g x 1mol = 4,58 mol de H

1,008 g

O: 54,50 g x 1 mol = 3,406 mols de O

16,00 g

Usando a razão molar: C : H : O

3 x 1,00 : 1,33 : 1,00 = 3 : 4 : 3

Fórmula Mínima= C3H4O3

slide15

Fórmula molecular a partir da fórmula mínima

“Os índices inferiores da fórmula molecular de uma substância são sempre números múltiplos inteiros dos índices inferiores da sua fórmula mínima.”

Ex: O mesitileno, tem uma fórmula mínima C3H4. Se a massa molecular para essa substância é 121 u, qual é a fórmula molecular do mesitileno?

Obs.: Em compostos contendo principalmente carbono e hidrogênio, a fórmula mínima também pode ser encontrada através da análise por combustão.

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Reagentes limitantes

  • É o reagente completamente consumido em uma reação.
  • Determina (limita) a quantidade de produto formada.

Ex.: N2(g) + 3 H2(g) 2 NH3(g)

3 mols

6 mols

???

Em excesso

Limitante

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Rendimentos teóricos

  • Quantidade de produto formada calculada quando todo o reagente limitante foi consumido.

Rendimento Teórico < Rendimento Real

Rendimento percentual = Rendimento real x 100 %

Rendimento teórico

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CO2 e o Efeito Estufa

Petróleo / carvão combustíveis

Fotossíntese/ oceanos

20 bilhões de toneladas de CO2 na atmosfera por ano.

Excesso

Mudanças climáticas

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Referências bibliográficas

  • Química : A ciência central – Ed. Pearson– Brown , Lemay , Bursten.
  • Sites de busca.