Estequiometria em Química

Cálculo estequiométrico ou estequiometria é o cálculo das quantidades de reagentes e/ou produtos das reações químicas baseados nas leis ponderais e proporções químicas.

Na estequiometria temos que estar cientes das informações quantitativas que uma reação química pode representar, por exemplo:

De acordo com as leis das reações, as proporções acima são constantes, e isso permite que eu monte uma regra de três para calcular as quantidades envolvidas numa reação genérica. Por exemplo:

Sendo assim, caso eu queira saber quantos mol de amônia eu produzo com 10 mol de N2 basta eu montar uma regra de simples partindo da reação dada e relacionando o dado da questão(10 mol) com o X.

Portanto, se eu sei que 1 mol de N2produzem 2 mol de NH3eu posso chegar a conclusão que com 10 mol de N2eu produzo 20 mol de NH3.

Analogamente podemos utilizar qualquer uma das unidades apresentadas como dados ta questão, por exemplo usando a massa:

Como 1 mol de N2 equivale a 28g e produzem 34g de NH3, com uma regra de três simples consigo descobrir quanto de NH3 eu consigo produzir utilizando apensas 10g de N2.

Resumindo:

1º) Escrever a equação química mencionada no problema.

2º) Balancear ou acertar os coeficientes dessa equação (lembre-se de que os coeficientes indicam a proporção em mols existente entre os participantes da reação).

3º) Estabelecer uma regra de três entre o dado e a pergunta do problema, obedecendo aos coeficientes da equação, que poderá ser escrita em massa, ou em volume, ou em mols, conforme as conveniências do problema.

Casos gerais

1.1) Quando o dado e a pergunta são expressos em massa

Calcular a massa de amônia (NH3) obtida a partir de 3,5 g de nitrogênio gasoso(N2) (massas atômicas: N = 14; H = 1).

Resolução:

1 N2(g)+ 3 H2(g)  -> 2 NH3(g)

  1 mol de N2 = 28g
  2 mol de NH3 = 2x17g(14+3) = 34g , logo...

28g de N2 _________34g de NH3

3,5g de N2 ______  X de NH3

            X = 4,25g de NH3

Neste exemplo, a regra de três obtida da equação foi montada em massa (gramas), pois tanto o dado como a pergunta do problema estão expressos em massa.

1.2) Quando o dado é expresso em massa e a pergunta em volume(ou vice-versa)

Calcular o volume de gás carbônico obtido, nas condições normais de pressão e temperatura, utilizando de 290 g de gás butano (massas atômicas: C = 12; O = 16; H = 1).

Resolução:

C4H10(g)+ 13 O2(g) -> 4 CO2(g) + 5 H2O(g)

                                                                                 2

Lembrando a definição de Condições Normais de Temperatura e Pressão(P =1 atm ; T = 0ºC):

1 mol de qualquer gás na CNTP ocupam 22,4L.

58g de C4H10   __________ 4 x 22,4L de CO2

290g de C4H10_______  X

X = 448L de CO2 (Nas CNTP)

Agora a regra de três é, “de um lado”, em massa (porque o dado foi fornecido em massa) e, “do outro lado”, em volume (porque a pergunta foi feita em volume).

1.3) Quando o dado e a pergunta são expressos em volume

Um volume de 15 L de hidrogênio(H2), medido a 15 ° C e 720 mmHg, reage completamente com cloro. Qual é o volume de gás clorídrico(HCl)  produzido na mesma temperatura e pressão?

Resolução:

H2(g) + Cl2(g) -> 2 HCl(g)

1 volume de H2  -- produz -->  2 volumes de HCl

1L de H2  ________  2L de HCl

15 de H2   ________  V de HCl

 V = 30L de HCl (a 15 ° C e 720 mmHg, ou seja, fora das CNTP)

O cálculo estequiométrico entre volumes de gases é um cálculo simples e direto, desde que os gases(reagente e produto) estejam nas mesmas condições de pressão e temperatura.

1.4) Quando o dado é expresso em massa e a pergunta em mols (ou vice-versa)

Quantos mols de gás oxigênio são necessários para produzir 0,45 gramas de água?

(Massas atômicas: H = 1; O = 16)

Resolução:

H2(g) + O2(g) -> 2 H2O(g)

1 mol de O2________2 x 18g de H2O

X mol de O2________ 0,45g de H2O

X = 0,0125 mol de O2 ou 1,25 x 10² mol de O2

1.5) Quando o dado é expresso em massa e a pergunta em número de partículas(ou vice-versa)

Quantas moléculas de gás carbônico podem ser obtidas pela queima completa de 4,8 g de carbono puro?

(Massa atômica: C = 12)

Resolução:

C + O2 -> CO2

12g de C _______ 6,02 x 10²³moléculas de CO2

4,8g de C _______ X moléculas de CO2

X = 2,4 x 10²³moléculas de CO2

1.6) Havendo duas ou mais perguntas

(Neste caso, teremos uma resolução para cada uma das perguntas feitas)

Quais são as massas de ácido sulfúrico e hidróxido de sódio necessárias para preparar 28,4 g de sulfato de sódio? (Massas atômicas: H = 1; O = 16; Na = 23; S = 32)

Para a massa do ácido sulfúrico(H2SO4):

H2SO4(aq)+ 2 NaOH(aq) -> Na2SO4(aq)+2  H2O(liq)

98g de H2SO4  _____  142g de Na2SO4

X  de H2SO4  _____  28,4g de Na2SO4

 X = 196g de de H2SO4

Para a massa do Hidróxido de sódio(NaOH):

2 x 40g de NaOH ______ 142g de Na2SO4

     Y  de NaOH     ______  28,4g de Na2SO4

Y =16gde NaOH