ESTEQUIOMETRIA Professor: Marcelo Torres Lopes Curso: Engenharia Civil.

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1 ESTEQUIOMETRIA Professor: Marcelo Torres Lopes Curso: Engenharia Civil

2 São conhecidas, atualmente, milhões de substâncias químicas.
QUÍMICA, 2º Ano do Ensino Médio Cálculos estequiométricos: fórmula percentual e fórmula mínima. São conhecidas, atualmente, milhões de substâncias químicas. Qual é a linguagem universal usada para representar uma substância ? C12H22O11 H2O Fórmulas

3 QUÍMICA, 2º Ano do Ensino Médio
Cálculos estequiométricos: fórmula percentual e fórmula mínima. Fórmula química Indica os elementos químicos que formam uma substância química e a proporção entre eles. Hidrogênio Oxigênio Carbono Hidrogênio Oxigênio C12H22O11 H2O 2 átomos 1 átomo 12 átomos 22 átomos 11 átomos 3

4 Tipos de fórmulas nos cálculos estequiométricos
QUÍMICA, 2º Ano do Ensino Médio Cálculos estequiométricos: fórmula percentual e fórmula mínima. Tipos de fórmulas nos cálculos estequiométricos Fórmula percentual Fórmula mínima Fórmula molecular 4

5 No início de nossa aula de hoje estudaremos:
QUÍMICA, 2º Ano do Ensino Médio Cálculos estequiométricos: fórmula percentual e fórmula mínima. No início de nossa aula de hoje estudaremos: Fórmula percentual. Fórmula mínima. 5

6 Em nosso dia a dia, ouvimos frases do tipo:
QUÍMICA, 2º Ano do Ensino Médio Cálculos estequiométricos: fórmula percentual e fórmula mínima. 1. FÓRMULA PERCENTUAL Em nosso dia a dia, ouvimos frases do tipo: “a inflação do mês foi de 1,5%”; “no último ano, a população aumentou 2,3%”; “o preço da gasolina diminuiu 1,0%”. 6

7 QUÍMICA, 2º Ano do Ensino Médio
Cálculos estequiométricos: fórmula percentual e fórmula mínima. 1. FÓRMULA PERCENTUAL Na Química, acontece fato semelhante. Dizemos, por exemplo, que a composição centesimal do metano (CH4) é 75% de carbono e 25% de hidrogênio. Isso significa que, em cada 100g de metano, encontramos 75g de carbono e 25g de hidrogênio. 7

8 QUÍMICA, 2º Ano do Ensino Médio
Cálculos estequiométricos: fórmula percentual e fórmula mínima 1. FÓRMULA PERCENTUAL A fórmula percentual ou centesimal indica a massa de cada elemento químico que existe em 100 partes de massa (100g, 100 Kg) da substância. 8

9 Portanto, a fórmula percentual da amostra é Fe70%O30%.
QUÍMICA, 2º Ano do Ensino Médio Cálculos estequiométricos: fórmula percentual e fórmula mínima. 1. FÓRMULA PERCENTUAL Ex.1: Um estudante da rede estadual de Pernambuco realizou uma análise química de 0,40 g de um certo óxido de ferro e revelou que a amostra apresenta 0,28 g de ferro e 0,12 g de oxigênio. Determine a fórmula percentual. Resolução: Para o “Fe” Para o “O” 0,40 g de óxido % X = 70 % de Fe 0,28 de Fe x 0,40 g de óxido % y = 30 % de O 0,12 g de O y Portanto, a fórmula percentual da amostra é Fe70%O30%. 9

10 QUÍMICA, 2º Ano do Ensino Médio
Cálculos estequiométricos: fórmula percentual e fórmula mínima. 1. FÓRMULA PERCENTUAL Agora é sua vez! Ex.2: (UEPB) Qual é o percentual de ferro e de oxigênio, respectivamente, de uma amostra de óxido de ferro que pesa 5,00 g, sabendo-se que a sua análise determinou uma composição de 3,75 g de ferro e 1,25 g de oxigênio ? a) 25% e 75% b) 75% e 25% c) 70% e 30% d) 30% e 70% e) 85% e 15% x 10

11 QUÍMICA, 2º Ano do Ensino Médio
Cálculos estequiométricos: fórmula percentual e fórmula mínima. 1. FÓRMULA PERCENTUAL Ex.3: O metano é um gás incolor, sua molécula é tetraédrica e apolar, de pouca solubilidade na água e, quando adicionado ao ar, transforma-se em mistura de alto teor inflamável. Sabendo que sua fórmula molecular é CH4 e que as massas atômicas do carbono e do hidrogênio são, respectivamente, 12 e 1, qual sua fórmula percentual? Resolução: Calcula-se a massa molecular do metano: CH = 16 g 16 g de metano % 12 g de C x 16g de metano % 4 g de H y X = 75% de C y = 25% de H Portanto, a fórmula percentual do metano é C75%H25%. 11

12 Qual a composição centesimal da água (H2O): a) H67%O33%
QUÍMICA, 2º Ano do Ensino Médio Cálculos estequiométricos: fórmula percentual e fórmula mínima. 1. FÓRMULA PERCENTUAL Ex.4: (UNI-BH) Embora a palavra água seja escrita e pronunciada de formas diferentes, de acordo com cada língua como mostra a ilustração, a sua constituição percentual em massa é a mesma. O = 16 u.m.a. e H = 1 u.m.a. Qual a composição centesimal da água (H2O): a) H67%O33% b) H11,1%O88,9% c) H80%O20% d) H33,5%O66,5% x 12

13 QUÍMICA, 2º Ano do Ensino Médio
Cálculos estequiométricos: fórmula percentual e fórmula mínima. 1. FÓRMULA PERCENTUAL A maior parte dos fertilizantes, usados atualmente na agricultura é constituída por três nutrientes principais: nitrogênio (N), fósforo (P) e potássio (K). • N: entra na formação de proteínas encontradas no caule e nas folhas; • P: acelera o crescimento das raízes e o amadurecimento dos frutos; • K: protege as plantas contra doenças e promove o crescimento das sementes. Esses nutrientes são absorvidos pelas raízes; logo, os componentes dos fertilizantes são compostos solúveis em água. Imagem : Egomeman/Editada/Creative Commons Attribution 3.0 Unported 13

14 QUÍMICA, 2º Ano do Ensino Médio
Cálculos estequiométricos: fórmula percentual e fórmula mínima 1. FÓRMULA PERCENTUAL Ex.5: O nitrogênio pode ser fornecido às plantas na forma de três compostos: sulfato de amônio — (NH4)2SO4, nitrato de amônio — NH4NO3, ou ureia — CO(NH2)2. Qual deles fornece maior teor de nitrogênio? (N=14; H=1; S=32; O=16; C=12) (NH4)2SO4 NH4NO3 CO(NH2)2 MM = 132 g MM = 80 g MM = 60 g 132 g % 28 g de N --- x x = 21,2 % 80 g % 28 g de N --- y y = 35,0 % 60 g % 28 g de N --- z z = 46,7% Como podemos perceber, a ureia – CO(NH2)2 - apresenta maior teor de nitrogênio (z = 46,7%). Além disso, ela oferece outras vantagens: é mais barata e permanece no solo por mais tempo, o que favorece sua absorção. 14

15 QUÍMICA, 2º Ano do Ensino Médio
Cálculos estequiométricos: fórmula percentual e fórmula mínima 1. FÓRMULA PERCENTUAL Agora é sua vez! Ex.6: (USJT-SP) Uma jovem ganhou de seu noivo uma aliança de ouro 18 quilates, pesando 2,00 g, no dia dos namorados. Sabendo-se que o ouro de 18 quilates contém 75% (em massa) de ouro e que o cobre e a prata completam os 100% restantes, qual é a massa de ouro na aliança? 0,66 g 0,15 g 1,00 g 1,50 g 1,80 g x 15

16 2. FÓRMULA MÍNIMA OU EMPÍRICA
QUÍMICA, 2º Ano do Ensino Médio Cálculos estequiométricos: fórmula percentual e fórmula mínima 2. FÓRMULA MÍNIMA OU EMPÍRICA Nos seres humanos, o metabolismo da glicose é a principal forma de suprimento energético. A partir da glicose, uma série de intermediários metabólicos pode ser suprida, como esqueletos carbônicos de aminoácidos, nucleotídeos, ácidos graxos etc. Molécula da glicose: Fórmula molecular: C6H12O6 Proporção entre os átomos: 6 : 12 : 6 Menor proporção entre os átomos: 1 : 2 : 1 Fórmula mínima: CH2O 16

17 QUÍMICA, 2º Ano do Ensino Médio
Cálculos estequiométricos: fórmula percentual e fórmula mínima. 2. FÓRMULA MÍNIMA A fórmula mínima ou empírica indica a proporção mínima, em números inteiros, dos átomos de cada elemento químico em uma molécula da substância. 17

18 Fórmula molecular e fórmula mínima de algumas substâncias
QUÍMICA, 2º Ano do Ensino Médio Cálculos estequiométricos: fórmula percentual e fórmula mínima. 2. FÓRMULA MÍNIMA Tabela 1 Fórmula molecular e fórmula mínima de algumas substâncias Nome da substância Fórmula molecular Fórmula mínima Água H2O Peróxido de hidrogênio H2O2 HO Glicose C6H12O6 CH2O Ácido sulfúrico H2SO4 Sacarose C12H22O11 18

19 QUÍMICA, 2º Ano do Ensino Médio
Cálculos estequiométricos: fórmula percentual e fórmula mínima 2. FÓRMULA MÍNIMA Agora que já compreendemos o conceito de fórmula mínima, vamos aprender a obtê-la a partir da fórmula percentual. Fórmula percentual ? Fórmula mínima 19

20 QUÍMICA, 2º Ano do Ensino Médio
Cálculos estequiométricos: fórmula percentual e fórmula mínima. 2. FÓRMULA MÍNIMA Ex.7: Calcular a fórmula mínima de um composto que apresenta 43,4% de sódio, 11,3% de carbono e 45,3% de oxigênio (massas atômicas: Na = 23, C = 12, O = 16). Resolução: Dados Divisão das porcentagens pelas massas atômicas Divisão pelo menor dos valores encontrados Fórmula mínima 43,4% Na 43,4 = 1,88 23 1,88 = 2 0,94 Na2CO3 11,3% C 11,3 = 0,94 12 0,94 = 1 0,94 45,3% O 45,3 = 2,82 16 2,82 = 3 0,94 20

21 QUÍMICA, 2º Ano do Ensino Médio
Cálculos estequiométricos: fórmula percentual e fórmula mínima. 2. FÓRMULA MÍNIMA Agora é sua vez! Ex.8: (UFPB) O principal responsável pelo sabor amargo da cerveja é o mirceno. Sabendo-se que a composição centesimal deste composto é 88,2% em carbono e 11,8% em hidrogênio, é correto afirmar que o mirceno tem como fórmula mínima: a) C10H16 b) CH2 c) C3H5 d) C2H2 e) C5H8 x 21

22 QUÍMICA, 2º Ano do Ensino Médio
Cálculos estequiométricos: fórmula percentual e fórmula mínima. 2. FÓRMULA MÍNIMA Ex.9: (UFV-MG) Sabe-se que, quando uma pessoa fuma um cigarro, pode inalar de 0,1 até 0,2 miligramas de nicotina. Descobriu-se em laboratório que cada miligrama de nicotina contém 74,00% de carbono, 8,65% de hidrogênio e 17,30% de nitrogênio. Calcule a fórmula mínima da nicotina. (Massas atômicas: C = 12, H = 1, N = 14) Resolução: Dados Divisão das porcentagens pelas massas atômicas Divisão pelo menor dos valores encontrados Fórmula mínima 74,0% C 74,0 = 6,17 12 6,17 = 5 1,24 C5H7N 8,65% H 8,65 = 8,65 1 8,65 = 7 1,24 17,3% N 17,3 = 1,24 14 1,24 = 1 1,24 22

23 2. FÓRMULA MÍNIMA x Agora é sua vez!
QUÍMICA, 2º Ano do Ensino Médio Cálculos estequiométricos: fórmula percentual e fórmula mínima. 2. FÓRMULA MÍNIMA Agora é sua vez! Ex.10: (VUNESP-SP) Considere as afirmações I, II e III, a respeito da nicotina, cuja fórmula molecular é C10H14N2. C10H14N2 é também a fórmula mínima da nicotina. Cada molécula de nicotina é formada por 10 átomos de carbono, 14 átomos de hidrogênio e 2 átomos de nitrogênio. 1 mol de moléculas de nicotina contém 10 mols de átomos de carbono, 14 mols de átomos de hidrogênio e 2 mols de átomos de nitrogênio. Estão corretas as afirmações: I apenas. d) I e III, apenas. I e II, apenas. e) I, II e III. II e III, apenas. x 23

24 2. FÓRMULA MÍNIMA x Agora é sua vez!
QUÍMICA, 2º Ano do Ensino Médio Cálculos estequiométricos: fórmula percentual e fórmula mínima. 2. FÓRMULA MÍNIMA Agora é sua vez! Ex.10: (VUNESP-SP) Considere as afirmações I, II e III, a respeito da nicotina, cuja fórmula molecular é C10H14N2. C10H14N2 é também a fórmula mínima da nicotina. Cada molécula de nicotina é formada por 10 átomos de carbono, 14 átomos de hidrogênio e 2 átomos de nitrogênio. 1 mol de moléculas de nicotina contém 10 mols de átomos de carbono, 14 mols de átomos de hidrogênio e 2 mols de átomos de nitrogênio. Estão corretas as afirmações: I apenas. d) I e III, apenas. I e II, apenas. e) I, II e III. II e III, apenas. x 24

25 QUÍMICA, 2º Ano do Ensino Médio
Cálculos estequiométricos: fórmula percentual e fórmula mínima. 2. FÓRMULA MÍNIMA Ao realizar a preparação de 55, 6 g de uma substância sólida e branca, certo químico constatou que precisou combinar 8,28 g de fósforo, com cloro. Determine a fórmula mínima ou empírica desse composto, dadas as massas molares em g/mol: P = 30,97, Cl = 35,46. P = __8,28 g___  ≈ 0,267 mol          30,97 g/mol Cl = __47,2 g___  ≈ 1,334 mol          35,46 g/mol Visto que os valores não são inteiros, para descobrir a fórmula mínima é preciso dividir todos os valores pelo menor deles, que é o 0,267: P = 0,267_ = 1        0,267 Cl = 1,334_ ≈ 5         0,267  ⇒    Assim, a fórmula mínima ou empírica desse composto é PCl5. 25

26 QUÍMICA, 2º Ano do Ensino Médio
Cálculos estequiométricos: fórmula percentual e fórmula mínima ATÉ AGORA APRENDEMOS A... 1. Calcular a massa de cada elemento químico que existe em 100 partes de massa (100 g, 100 Kg) da substância. 2. Calcular a proporção mínima, em números inteiros, dos átomos de cada elemento químico em uma molécula da substância. Fórmula percentual ou centesimal Fórmula mínima ou empírica 26

27 ESTEQUIOMETRIA Podemos conhecer as grandezas que regem a quantificação dos fenômenos químicos identificando o comportamento da massa, do número de partículas e do volume de diferentes substâncias. As leis de Lavoisier e de Proust sustentam os estudos químicos quantitativos. O que você deve saber sobre

28 I. Unidades de medida Massa: g e suas relações de grandeza
Volume: L ou cm3 e suas relações de grandeza (22,4 L nas CNTP) Quantidade de matéria: mol (grandeza química de quantificação de matéria) Constante de Avogadro: 6,012x1023 = 1 mol

29 II. Massa atômica e Massa molecular
Massas atômicas na Tabela Periódica

30 II. Massa atômica e massa molecular
Identificada a massa atômica e a atomicidade dos elementos que compõem uma substância, determina-se sua massa molecular. Massas moleculares a partir da Tabela Periódica

31 III. Quantidade de matéria – mol
Mol: quantidade de matéria de um sistema que contém tantas entidades elementares quantos são os átomos contidos em 0,012 kg (12 g) de carbono-12.

32 IV. Volume molar Volume, em litros, de 1 mol de partículas de uma substância. Para um gás qualquer, em condições normais de temperatura e pressão (CNTP), o valor do volume molar é 22,4 L.

33 V. Leis ponderais Lei de Lavoisier ou Lei da conservação da massa

34 V. Leis ponderais Lei de Proust ou Lei das proporções constantes
Verificando a Lei de proust: 34

35 V. Leis ponderais Leis volumétricas de Gay-Lussac
Os volumes de gases submetidos à mesma temperatura e pressão que participam de uma reação química guardam entre si uma relação de números inteiros e pequenos. Hipótese de Avogadro Volumes iguais de gases à mesma pressão e temperatura apresentam a mesma quantidade de moléculas.

36 VI. Cálculos químicos – Estequiometria
Estuda as relações que ocorrem entre as quantidades de substâncias que participam de uma transformação química. No cálculo estequiométrico são comparados valores de mol, massa ou volume; a pureza da substância também é levada em conta.

37 VII. Passos básicos para a resolução dos exercícios de cálculo estequiométrico
1. Escrever a equação devidamente balanceada. 2. Escrever as proporções molares de cada uma das substâncias envolvidas na reação. 3. Identificar de que substâncias são fornecidos dados e de quais se deseja obter valores. 4. Relacionar o(s) dado(s) fornecido(s) (substância conhecida) com o que se quer obter da(s) substância(s) desconhecida(s).

38 VII. Passos básicos para a resolução dos exercícios de cálculo estequiométrico
Que massa de enxofre reage com 1,12 g de ferro, formando sulfeto de ferro II? 38

39 VII. Passos básicos para a resolução dos exercícios de cálculo estequiométrico
Que massa de água é obtida na reação de 8 mol de gás oxigênio com hidrogênio, suficiente para consumir todo o oxigênio? 39

40 a) Escreva as equações das reações.
A decomposição térmica do carbonato de cálcio produz óxido de cálcio e dióxido de carbono. Decompondo-se 5,0 g de carbonato de cálcio impuro e recolhendo-se todo o dióxido de carbono produzido num recipiente contendo uma solução de hidróxido de bário, obtiveram-se 8,0 g de carbonato de bário. Dados: Ca = 40; C = 12; O = 16; Ba = 137. a) Escreva as equações das reações. RESPOSTA:

41 b) Qual a pureza do carbonato de cálcio?
RESPOSTA: 41

42 O gás acetileno (C2H2), matéria-prima para o preparo de diversos compostos químicos, pode ser obtido pela reação do carbeto de cálcio (CaC2) com água à temperatura ambiente. O carbeto de cálcio é produzido industrialmente através da reação entre óxido de cálcio (CaO) e uma fonte de carbono (carvão mineral ou vegetal). As equações abaixo representam as reações ocorridas. Dados: massas molares (g/mol): CaO = 56; CaC2 = 64.

43 b) Supondo 100% de rendimento, a massa de gás acetileno
a) Supondo 100% de rendimento, a massa de carbeto de cálcio obtida a partir de 280,5 g de óxido de cálcio é: b) Supondo 100% de rendimento, a massa de gás acetileno obtida a partir de 280,5 g de óxido de cálcio é: RESPOSTA: RESPOSTA: 43

44 O corpo humano necessita diariamente de 12 mg de ferro
O corpo humano necessita diariamente de 12 mg de ferro. Uma colher de feijão contém cerca de 4,28 · 10-5 mol de ferro. Quantas colheres de feijão, no mínimo, serão necessárias para que se atinja a dose diária de ferro no organismo? Dado: Fe = 56. a) 1 b) 3 c) 5 d) 7 e) 9 RESPOSTA: C

45 Obrigado!