09_Calculo_Estequiometrico

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Universidade Federal do Acre Coordenao de Cincias Agrrias PET-Agronomia

Bolsistas: Renato (7 Perodo-Florestal) Tutor: Prof. Dr. Jos RibamarRio Branco, Acre 2006

1 As leis ponderaisOrigem Teoria atmica clssica de Dalton 1803; ... tomos so indivisveis. Divide-se em: Lei de Dalton; Lei de Richter; Lei de Lavoisier; Lei de Prost; Lei de volumtricas de Gay Lussac e outros.SILVA, R. O, 2005

1 As leis ponderaisLei de Lavoisier ou Lei de Conservao das Massas Os Elementos de Qumica, publicado em 1789; A massa total dos reagentes igual massa total dos produtos; Na natureza nada se transforma. se cria, nada se perde, tudo

Ex: A + B 2g 10 g

AB ?

Pela Lei de Lavoisier 2 + 10 = 12 g.SILVA, R. O, 2005

1 As leis ponderaisLei de Proust ou Lei das Propores Fixas As massas dos reagentes e produtos so, entre si, diretamente proporcionais;

Substncias Pura

Mesma Composio Qumica;

Substncias

Composio Fixa

Frmula Qumica.

SILVA, R. O, 2005

1 As leis ponderaisLeis Volumtricas de Gay Lussac (1808) ...conhecido por formular a lei dos gases; ...nem sempre o volume total dos reagentes igual ao volume total dos produtos; ...Reao contrao de volume;

Os volumes dos reagentes e dos produtos de uma reao envolvendo substncias gasosas CNTP, obedecem a uma proporo constante.SILVA, R. O, 2005

1 As leis ponderais

Exemplo1:

Nos carros movidos a hidrognio, a combusto ocorre nas seguintes propores: hidrognio + oxignio 2g 16 g gua ?

Pela Lei de Lavoisier Massa (gua) = 2 + 16 = 18 g. Qual massa de gua seria produzida na queima de 40 kg de hidrognio? hidrognio gua 2g 40.000 g 18 g xg

x = 360.000 g ou x= 360 kg de gua

SILVA, R. O, 2005

1 As leis ponderaishidrognio 40 kg + oxignio y gua 360 kg

Exemplo1:

Calcular a massa do oxignio consumido na reao a seguir?

Aplicando a Lei de Lavoisier: M. Reagente = M. Produto 40 + y = 360

y = 360 - 40 y = 320 kg Assim, a combusto ir consumir 320 kg de gs oxignio.

SILVA, R. O, 2005

1 As leis ponderais

Exemplo2:

Determine a composio percentual do dicromato de potssio (K2Cr2O7).

Resoluo:Calcula-se: a massa molar do K2Cr2O7? Dados: (K = 39; Cr = 52; O = 16); K2Cr2O7 7 . 16 = 112 2 . 52 = 104 2 . 39 = 78 294 MM = 294 u.m.a mol = 294 g Massa Molar = 294 g/mol

SILVA, R. O, 2005

1 As leis ponderaisCont:

Exemplo2:

K2Cr2O7 294 g 100 g

2K 78 g x%

+

2 Cr 104 g y%

+

7O 112 g z%

Pela Lei de Proust temos:294 78 104 112 = = = 100 x y z

100 x 78 x = 294e z = 38,1% O

x = 26,5 % K, y = 35,4 % Cr

SILVA, R. O, 2005

2 Frmulas QumicasClassificao: Frmula porcentual (Composio Centesimal) Porcentagem em massa de cada elemento que forma uma substncia. Ex: H11,11 % O88,89 %

Frmula mnima Menor proporo em nos inteiros de tomos (mol) dos elementos que formam uma substncia. Ex: CH2OSILVA, R. O, 2005

2 Frmulas Qumicas

Frmula molecular Quantidade de tomos de cada elemento que forma a molcula de uma substncia . Ex: H8C4O2

SILVA, R. O, 2005

2 Frmulas Qumicas

Exemplo1:

Verifica-se que 4 g de H2 reagem com gs O2, produzindo 36 g de gua. Qual a composio porcentual da gua? Hidrognio 4g x% + oxignio zg y% gua 36 g 100 g z = 32 g x = 11,11 % H y = 88,89 % O2

Pela lei de Lavoisier: 4 + z = 36 Pela lei de Proust: 4 32 = x y 36 100

=

Frmula percentual : H11,11 % O88,89 %

SILVA, R. O, 2005

2 Frmulas Qumicas

Exemplo2:

Qual a frmula molecular de um composto que apresenta frmula porcentual H9,09% C54,54% O36,36% e massa molecular 88 u ?Hidrognio Carbono Oxignio 9,09 g = 9,09 mols 1 g/mol 54,54 g = 4,55 mols 12 g/mol 36,36 g = 2,27 mols 16 g/mol 9,09 =4 2,27 4,55 = 2 2,27 2,27 2,27 =1

Dividimos por 2,27:Hidrognio Carbono Oxignio

Frmula mnima (fm)

H4C2O1SILVA, R. O, 2005

2 Frmulas QumicasAssim: Frmula Molecular = (frmula mnima) x n FM = (fm)n fm = H4C2O1 FM = ? MM = 1 x 4 + 12 x 2 + 16 x 1 = 44 MM (FM) = 88 n=2

MM (FM) 88 Como: n = = = 2 MM (fm) 44Frmula Molecular: FM = (fm)n

FM = (H4C2O)2 = H8C4O2SILVA, R. O, 2005

3 EstequiometriaConceito:Clculo Estequiomtrico

Relao Quantitativa

1 Espcie Qumica

2 ou + Espcies Qumicas

Transformao QumicaSILVA, R. O, 2005

3.1 Clculo EstequiomtricoComo podem ser feitos os Clculos? Estabelecidas as propores possvel fazer inmeros clculos atravs de simples Regra de Trs. Para Elementos: 1 Atg M.A.(g); 6,02 1023 tomos.

Para Substncias: M.M.(g); 1mol 6,02 1023 molculas; 22,4 L (Gs, CNTP).SILVA, R. O, 2005

3.2 Regras para resolver problemas envolvendo clculo estequiomtricoI - Escrever a equao qumica; II - Balancear a equao;III - Escrever a relao em mols dos reagentes e produtos;

IV - Substituir o mol por M.M(g), 6,02 x 1023 molculas (tomo) ou 22,4 L (CNTP), quando for o caso, isto em funo do que Dado e pedido para Calcular; V - Colocar os dados do problema clculo.SILVA, R. O, 2005

3.3 Exerccios Resolvidos

Exemplo1:

De acordo com a equao Fe + O2 Fe2O3, calcule: a) O n de mols de molculas de O2 necessrio para reagir com 5 mols de tomos de ferro;I II III

Fe + O2 4 Fe 4 mols + 3 O2 3 mols

Fe2O3 2 Fe2O3 2 mols

Assim, temos:IV

4 Fe 4 mols 5 mols

3 O2 3 mols x mols x = 3,75 molsSILVA, R. O, 2005

V

Assim, necessrio 3,75 mols de molculas de O2.

3.3 Exerccios ResolvidosCont:

Exemplo1:

b) O n de molculas de Fe2O3 que se forma a partir de 3,01 1023 molculas de O2. 4 Fe +IV

3 O2

2 Fe2O3 2 Fe2O3 2 6,02 1023 y molculas

3 O2 3 6,02 1023 3,01 10232

V

3 6,02 10 23 2 6,02 10 23 = = 23 y 3,01 10

y = 2,0 x 1023 molculas Formam-se 2,0 x 1023 molculas de Fe2O3.SILVA, R. O, 2005

3.3 Exerccios Resolvidos

Exemplo2:

Calcular a massa de CaO e o volume de CO2 nas CNTP produzida pela decomposio trmica de 300 g de carbonato de clcio, de acordo com o processo: CaCO3 CaO + CO2. Dado: 300 g CaCO3;I II III IV V

Calcular: g CaO; L CO2?IV

CaCO3 1 CaCO3 1 mol CaCO3 100 g 300 g

CaO + CO2 1 CaO + 1 CO2 1 mol CaO 56 g xg 1 molV

CaCO3 100 g 300 g

CO2 22,4 L yL

y = 67,2 L CO2

x = 168 g CaO

SILVA, R. O, 2005

3.3 Exerccios Resolvidos

Exemplo3:

Qual o nmero de molculas de CO2 e a massa obtida de NaCl a partir de 10,6 kg de Na2CO3, conforme a reao: Na2CO3 + HCl NaCl + CO2 + H2O Dado: 10,6 kg Na2CO3;I II III IV V

Na2CO3 + HCl Na2CO3 + 2 HCl 1 mol 2 mols

Calcular: molculas CO2; g NaCl ? NaCl + CO2 + H2O 2 NaCl + CO2 + H2O 2 mols 1 mol 1 mol

Na2CO3 106 g 10.600 g

CO2 6,02 1023 molculas x molculasSILVA, R. O, 2005

x = 6,02 1025 molculas de CO2.

3.3 Exerccios ResolvidosCont:

Exemplo3:

Dado: 10,6 kg Na2CO3; Na2CO3 + 2 HClIV

Calcular: g NaCl? 2 NaCl + CO2 + H2O 2 NaCl 2 58,5 g yg

Na2CO3 100 g 10.600 g

V

y = 12.402 g NaCl ou y = 12,402 kg NaCl

SILVA, R. O, 2005

3.3 Exerccios Resolvidos

Exemplo4:

Calcular o volume de H2, a 27 C e 2 atm, que se obtm na reao entre 8 g de Ca e quantidade suficiente de H2O. Dada a equao: Ca + H2O Ca(OH)2 + H2 Dado: 8 g Ca; 2 atm, 27C; Calcular: L H2?I II III IV V

Ca + H2O Ca + 2 H2O 1 mol Ca 40 g 8g 2 mols

Ca(OH)2 + H2 Ca(OH)2 + H2 1 mol 1 mol

H2 1 mol x mol

x = 0,2 mol

Assim, obtm-se 0,2 mol de Hidrognio.SILVA, R. O, 2005

3.3 Exerccios ResolvidosDado: 8 g Ca; 2 atm, 27C;

Exemplo4: Calcular: L H2?

Calculando o volume pela Equao de Clapeyron, temos: PV = nRT V = nRT 0,2 0,082 300 = V = 2,46 L 2 P Portanto, obtm se 2,46 L de Hidrognio

Outra forma de calcular o volume:Ca 40 g 8g P1V1 T1 = P2V2 T2 H2 22,4 L y L y = 4,48 L (CNTP) 1 atm 4,48 L = 273 K V2 = 2,46 L H2 2 atm V2 300 K =

SILVA, R. O, 2005

4 PurezaGrau de Pureza o quociente entre a massa da substncia pura e a massa total da amostra.

Porcentagem da Pureza o porcentagem da massa da substncia pura em relao a massa total da amostra.

Impureza a parte inerte da amostra, com relao ao processo qumico realizado.SILVA, R. O, 2005

4 Pureza

Exemplo:

Qual a massa de CaCl2 obtida pela reao de 500 g calcrio calctico (CaCO3) com 90 % de pureza em presena de HCl em excesso? CaCO3 + HCl CaCl2 + H2O + CO2 Dados: Ca = 40, C = 12, O = 16, Cl = 35,5 g/mol;

Resoluo:500 g Calcrio com Pureza = 90 % Quanto reage? 100 g Calcrio 500 g Calcrio 90 g CaCO3 x g CaCO3SILVA, R. O, 2005

x = 450 g CaCO3

4 PurezaCont:

Exemplo:

Dado: Ca = 40, C = 12, O = 16; Cl = 35,5 g/mol; 450 g CaCO3; Calcular: g CaCl2?I II III IV

CaCO3 + HCl CaCO3 + 2 HCl 1mol 2 mols CaCO3 100 g 450 g

CaCl2 + H2O + CO2 CaCl2 + H2O + CO2 1mol 1mol 1mol CaCl2 111 g ygSILVA, R. O, 2005

V

y = 499,5 g CaCl2

5 Rendimento de uma reao

Numa reao qumica, os produtos so obtidos em quantidades menores que as previstas na teoria;

...o rendimento de uma reao qumica nunca 100 %.

SILVA, R. O, 2005

5 Rendimento de uma reao

Exemplo:

A combusto de 42,5 g de um amonaco (NH3) tem um rendimento de 95 %. Calcule a massa, em gramas de H2O que se obtm nessa combusto. Dada a equao: NH3 + O2 N2 + H2O. Dados: N = 14, H = 1, O = 16 g/mol; NH3 + O2 N2 + H2O III III IV

4 NH3 4 mols 4 NH3 4 17 g 42,5 g

+ 3 O2

2 N2

+ 6 H2O

3 mols 2 mols 6 mols 6 H2O 6 18 g x g x = 67,5 g de H2OSILVA