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Professor: Marcelo Torres Lopes Curso: Engenharia Civil ESTEQUIOMETRIA.

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1 Professor: Marcelo Torres Lopes Curso: Engenharia Civil ESTEQUIOMETRIA

2 QUÍMICA, 2º Ano do Ensino Médio Cálculos estequiométricos: fórmula percentual e fórmula mínima. H2OH2OH2OH2O Fórmulas Qual é a linguagem universal usada para representar uma substância ? São conhecidas, atualmente, milhões de substâncias químicas. C 12 H 22 O 11

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. H2OH2OH2OH2O C 12 H 22 O 11 HidrogênioOxigênio 2 átomos 1 átomo OxigênioHidrogênioCarbono 11 átomos 22 átomos 12 átomos

4 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

5 QUÍMICA, 2º Ano do Ensino Médio Cálculos estequiométricos: fórmula percentual e fórmula mínima. No início de nossa aula de hoje estudaremos: 1.Fórmula percentual. 2.Fórmula mínima.

6 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%”.

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 (CH 4 ) é 75% de carbono e 25% de hidrogênio. Isso significa que, em cada 100g de metano, encontramos 75g de carbono e 25g de hidrogênio.

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.

9 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 “Fe” Para o “O”Para o “O” 0,28 de Fe x 0,12 g de O y 0,40 g de óxido % Portanto, a fórmula percentual da amostra é Fe 70% O 30%. 0,40 g de óxido % y = 30 % de O X = 70 % de Fe

10 QUÍMICA, 2º Ano do Ensino Médio Cálculos estequiométricos: fórmula percentual e fórmula mínima. 1. FÓRMULA PERCENTUAL 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% Agora é sua vez! x

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 CH 4 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 Portanto, a fórmula percentual do metano é C 75% H 25%. y = 25% de H X = 75% de C 16 g de metano % 12 g de C --- x 16g de metano % 4 g de H --- y

12 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 (H 2 O): a) H 67% O 33% b) H 11,1% O 88,9% c) H 80% O 20% d) H 33,5% O 66,5% x

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; N: entra na formação de proteínas encontradas no caule e nas folhas; P: acelera o crescimento das raízes e o amadurecimento dos frutos; P: acelera o crescimento das raízes e o amadurecimento dos frutos; K: protege as plantas contra doenças e promove o crescimento das sementes. 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

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 — (NH 4 ) 2 SO 4, nitrato de amônio — NH 4 NO 3, ou ureia — CO(NH 2 ) 2. Qual deles fornece maior teor de nitrogênio? (N=14; H=1; S=32; O=16; C=12) (NH 4 ) 2 SO 4 NH 4 NO 3 CO(NH 2 ) 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(NH 2 ) 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.

15 QUÍMICA, 2º Ano do Ensino Médio Cálculos estequiométricos: fórmula percentual e fórmula mínima 1. FÓRMULA PERCENTUAL 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? a)0,66 g b)0,15 g c)1,00 g d)1,50 g e)1,80 g Agora é sua vez! x

16 QUÍMICA, 2º Ano do Ensino Médio Cálculos estequiométricos: fórmula percentual e fórmula mínima 2. FÓRMULA MÍNIMA OU EMPÍRICA Molécula da glicose: 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. 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. Menor proporção entre os átomos: 1 : 2 : 1 Fórmula molecular: C 6 H 12 O 6 Proporção entre os átomos: 6 : 12 : 6 Fórmula mínima: CH 2 O

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.

18 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 H2OH2OH2OH2O H2OH2OH2OH2O Peróxido de hidrogênio H2O2H2O2H2O2H2O2HO Glicose C 6 H 12 O 6 CH 2 O Ácido sulfúrico H 2 SO 4 Sacarose C 12 H 22 O 11

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 ?

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% Na43,4 = 1, ,88 = 2 0,94 Na 2 CO 3 11,3% C11,3 = 0, ,94 = 1 0,94 45,3% O45,3 = 2, ,82 = 3 0,94

21 QUÍMICA, 2º Ano do Ensino Médio Cálculos estequiométricos: fórmula percentual e fórmula mínima. 2. FÓRMULA MÍNIMA 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) C 10 H 16 b) CH 2 c) C 3 H 5 d) C 2 H 2 e) C 5 H 8 Agora é sua vez! x

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) Dados Divisão das porcentagens pelas massas atômicas Divisão pelo menor dos valores encontrados Fórmula mínima 74,0% C74,0 = 6, ,17 = 5 1,24 C5H7NC5H7N 8,65% H8,65 = 8,65 1 8,65 = 7 1,24 17,3% N17,3 = 1, ,24 = 1 1,24 Resolução:

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

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

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 PCl 5.

26 QUÍMICA, 2º Ano do Ensino Médio Cálculos estequiométricos: fórmula percentual e fórmula mínima ATÉ AGORA APRENDEMOS A 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

27 O que você deve saber sobre 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. ESTEQUIOMETRIA

28  Massa: g e suas relações de grandeza  Volume: L ou cm 3 e suas relações de grandeza (22,4 L nas CNTP)  Quantidade de matéria: mol (grandeza química de quantificação de matéria)  Constante de Avogadro: 6,012 x = 1 mol I. Unidades de medida

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

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

31 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. III. Quantidade de matéria – mol

32 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. IV. Volume molar

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

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

35 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. V. Leis ponderais

36  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. VI. Cálculos químicos – Estequiometria

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

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

40 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:

42 O gás acetileno (C 2 H 2 ), matéria-prima para o preparo de diversos compostos químicos, pode ser obtido pela reação do carbeto de cálcio (CaC 2 ) 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; CaC 2 = 64.

43 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:

44 O corpo humano necessita diariamente de 12 mg de ferro. Uma colher de feijão contém cerca de 4,28 · 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!


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