Módulo 01 - Aula 22: Estequiometria

         O termo estequiometria deriva do grego stoicheion = ‘elemento’, e metron = ‘medida’. A estequiometria consiste nos cálculos da quantidade (em massa, volume, quantidade de matéria, número de átomos e de moléculas) de reagentes e de produtos das reações químicas. Esses cálculos fundamentam-se no fato de que a proporção da quantidade de matéria entre reagentes e produtos, numa reação, é constante e é dada pelos coeficientes estequiométricos.

Sequência prática para montagem dos problemas envolvendo cálculos estequiométricos

• Escrever a equação da reação química citada no problema.

• Balanceá-la acertando os coeficientes que indicarão a proporção, em mols, existente entre os participantes da reação.

• Caso exista mais de uma reação, sendo as mesmas sucessivas, devemos somar as suas equações para obter uma única equação, a equação global ou total. É importante ressaltar que as equações devem ser balanceadas individualmente e as substâncias comuns a cada membro devem ser canceladas. Às vezes, esse cancelamento deve ser precedido da multiplicação ou da divisão de uma ou mais equações por números convenientes, para que uma substância não venha a aparecer nos dois membros da equação final. • Estabelecer uma regra de três a partir da relação fundamental:

1,00 mol —— 6,02x10²³ espécies —— 6,02x10²³. nº de átomos —— M(g) —— 22,71L (nas CNTP).

A montagem do problema fica facilitada ao estabelecermos uma convenção:

1ª linha ⇒ proporção estequiométrica (obtida pela relação fundamental);

2ª linha ⇒ dado e pergunta do problema.

• Caso o problema se refira a rendimento ou pureza, devemos realizar uma nova regra de três com o valor obtido anteriormente, tomando o seguinte cuidado:

1. Se esse valor se referir a um produto, ele corresponderá a 100% de pureza ou de rendimento;

2. Se esse valor se referir a um reagente, ele corresponderá ao valor da pureza ou do rendimento fornecido no problema.

• Caso o problema forneça pelo menos dois dados referentes aos reagentes, devemos determinar qual deles está em excesso. O reagente que não está em excesso é denominado fator limitante, e é o dado fornecido para ele que será utilizado para a montagem da regra de três. 

     Para a melhor compreensão dos problemas envolvendo cálculos estequiométricos, apresentaremos um exemplo resolvido dos principais casos particulares.

Exemplo:

Quando são fornecidas as quantidades de dois ou mais reagentes

(FUVEST-SP) Considere a experiência: a uma solução aquosa que contém 10,0g de hidróxido de sódio adicionam-se lentamente 9,8g de ácido sulfúrico puro e depois água, de modo a obter-se 1L de solução.

A) Representar com fórmulas químicas a reação que ocorreu nessa experiência.

B) Calcular a massa de hidróxido de sódio que não reagiu com o ácido. Dados: M(H₂SO₄) = 98g.mol^–1 M(NaOH) = 40g.mol^–1

1º PASSO: Escrever a equação da reação química citada no problema.

H₂SO_4(aq) + NaOH_(aq) → Na₂SO_4(aq) + H₂O_(l)

2º PASSO:

Balancear a equação. 1H₂SO_4(aq) + 2NaOH_(aq) → Na₂SO_4(aq) + 2H₂O_(l)

3º PASSO:

Escrever a proporção estequiométrica, em mols.

1 mol de H₂SO_4(aq) —— 2 mol de NaOH_(aq)

4º PASSO: Substituir os dados fornecidos na proporção estequiométrica.

1 mol de H₂SO_4(aq) —— 2 mol de NaOH_(aq)

98g de H₂SO_4(aq) —— 2 . 40 g de NaOH(aq)

9,8g de H₂SO_4(aq) —— x g de NaOH(aq)

5º PASSO: Calcular a massa de NaOH necessária para consumir todo H₂SO₄.

X = 9,8 . 2 . 40

             40

6º PASSO: Determinar o reagente em excesso. Como as substâncias não reagem na proporção que as misturamos, mas reagem na proporção estequiométrica, a substância em excesso é o NaOH, pois a massa misturada, 10g, foi maior do que a massa necessária para completar a reação, 8g.

OBSERVAÇÃO No passo anterior, poderíamos ter calculado a massa de H₂SO₄ necessária para consumir toda a massa de NaOH. Nesse caso, encontraríamos um valor maior do que a massa de H₂SO₄ misturada inicialmente. Esse fato indica que o H₂SO₄ é o regente limitante.