LEIS DAS REAÇÕES QUÍMICAS Prof. Agamenon Roberto

As leis das reações químicas podem ser divididas em dois grupos: LEIS PONDERAIS LEIS VOLUMÉTRICAS São as leis relativas às massas das substâncias que participam das reações químicas São as leis relativas aos volumes das substâncias que participam das reações químicas Prof. Agamenon Roberto

As principais leis ponderais são: Lei da conservação das massas ou Lei de Lavoisier Lei das proporções constantes ou Lei de Proust Lei das proporções múltiplas ou Lei de Dalton Prof. Agamenon Roberto

Lei da conservação das massas ou Lei de Lavoisier metano oxigênio água + gás carbônico 4 g 16 g 9 g 11 g reagentes 4 g 16 g 20 g + = produto 11 g 9 g 20 g + = NUMA REAÇÃO QUÍMICA A MASSA TOTAL DOS REAGENTES É IGUAL À MASSA TOTAL DOS PRODUTOS ou ainda Prof. Agamenon Roberto NA NATUREZA, NADA SE PERDE, NADA SE CRIA; TUDO SE TRANSFORMA

01) A reação entre 23 g de álcool etílico e 48 g de oxigênio produziu 27g de água, ao lado de gás carbônico. A massa de gás carbônico obtida foi de: a) 44g. b) 22g. c) 61g. d) 88g. e) 18g. álcool etílico oxigênio gás carbônico água + 23g 48g 27g m g 23 + 48 = m + 27 m = 71 – 27 m = 44 g Prof. Agamenon Roberto

II. As moléculas se conservam. III. Os átomos se conservam. 02) Acerca de uma reação química, considere as seguintes afirmações: V I. A massa se conserva. II. As moléculas se conservam. III. Os átomos se conservam. F V São corretas as afirmações: Prof. Agamenon Roberto a) I e II apenas. b) II e III apenas. c) I e III apenas. d) I apenas. e) III apenas. Prof. Agamenon Roberto

Lei das proporções constantes ou Lei de Proust hidrogênio oxigênio água + 1ª experiência: 2ª experiência: 2 g 16 g 18 g 4 g 32 g 36 g 1ª experiência: massa de hidrogênio massa de oxigênio 1 g 8 g = 2 g 16 g 2ª experiência: massa de hidrogênio massa de oxigênio 1 g 8 g = 4 g 32 g QUALQUER QUE SEJA O MÉTODO DE OBTENÇÃO DE UMA SUBSTÂNCIA, ELA É SEMPRE FORMADA PELOS MESMOS ELEMENTOS QUÍMICOS COMBINADOS NUMA MESMA PROPORÇÃO Prof. Agamenon Roberto

CONSEQÜÊNCIAS DA LEI DE PROUST CÁLCULO ESTEQUIOMÉTRICO É o cálculo pelo qual prevemos as quantidades das substâncias que participarão de uma reação química Prof. Agamenon Roberto

nitrogênio + hidrogênio  gás amoníaco 01) Sabemos que 7g de nitrogênio reagem todo com 1,5g de hidrogênio, produzindo gás amônia. A massa de gás amoníaco que iremos obter nessa reação quando misturamos 2,1 g de nitrogênio com uma quantidade suficiente de hidrogênio é: a) 8,1g. b) 10,2g. c) 2,55g. d) 4,00g. e) 3,60g. 1,5g nitrogênio + hidrogênio  gás amoníaco 7g 8,5g 2,1g mg 7 2,1 8,5 m = 7 x m = 2,1 x 8,5 7 x m = 17,85 Prof. Agamenon Roberto 7 17,85 m = m = 2,55 g

02) A quantidade de água em MOL produzida pela combustão completa de 40 g de hidrogênio é de: 2 H2 + O2  2 H2O Dados: H2 = 2g/mol. 100 mols. 40 mols. 20 mols. 4 mols. 1 mol. massa mol 2 x 2g 2 mol 40g n mol 4 2 40 n = 4 . n = 80 n = 80 4 n = 20 mols Prof. Agamenon Roberto

03) O mármore (CaCO3) reage com o ácido sulfúrico formando o gesso (CaSO4), de acordo com a equação balanceada: H2SO4(aq) + CaCO3(s)  CaSO4(s) + H2O(l) + CO2(g) A massa de gesso formada pela reação de 25 g de mármore com H2SO4 suficiente será: Dados: CaCO3 = 100 u; CaSO4 = 136 u Prof. Agamenon Roberto 5 g. 17 g. 34 g. 68 g. 100 g. ... + CaCO3(s)  CaSO4(s) + ... 100g 136g 25g m g 100 136 25 m = 100 25 x 136 m = 100 3400 m = m = 34g

04) Quantos gramas de H2 são liberados na reação completa de 1 mol de cálcio metálico com ácido clorídrico ? Dado: H2 = 2 g/mol a) 1g. b) 2g. c) 3g. d) 4g. e) 5g. Ca + 2 HCl  CaCl2 + H2 mol massa 1 mol 1 mol 2 g Prof. Agamenon Roberto

a) 8g de brometo de cálcio. b) 7g de brometo de cálcio. 05) O brometo de cálcio encerra 20% de cálcio em massa. Juntando-se 4g de cálcio e 4 g de bromo teremos, no máximo: a) 8g de brometo de cálcio. b) 7g de brometo de cálcio. c) 6g de brometo de cálcio. d) 5g de brometo de cálcio. e) 4g de brometo de cálcio. Prof. Agamenon Roberto bromo brometo de cálcio + cálcio 20 g 80 g 100 g ou 1 g 4 g 5 g 4 g 1 g 4 g x g 1g + 4g = x x = 5g

06) Em relação ao quesito anterior, haverá uma sobra de: a) 3g de bromo. b) 2g de bromo. c) 1g de bromo. d) 3g de cálcio. e) 2g de cálcio. 4g – 1g = 3g de cálcio Prof. Agamenon Roberto

COMPOSIÇÃO CENTESIMAL São as porcentagens, em massa, dos elementos formadores de uma substância Prof. Agamenon Roberto

hidrogênio carbono metano + 1ª experiência: 12 g 4 g 16 g x g y g 100 12 = 16 y 4 x 100 12 = 16 16 . x = 12 . 100 Prof. Agamenon Roberto 16 1200 x = x = 75 % de C 100 16 y 4 = 16 . y = 4 . 100 16 400 y = y = 25 % de H

01) O carbonato de cálcio é formado por 40% de cálcio, 12% de carbono e x% de oxigênio, em massa. Em 50 g do referido sal à quantidade de oxigênio é igual a: a) 8g. b) 16g. c) 24g. d) 32g. e) 48g. carbono carbonato de cálcio + 12% cálcio 40% oxigênio x % 48 g 100 g m g 50 g 48 m 100 50 = 100 . m = 48 . 50 100 2400 m = m = 48 g Prof. Agamenon Roberto

02) A porcentagem em massa do carbono no CHCl3 (clorofórmio) é: Dados: H = 1 u; C = 12 u; Cl = 35,5 u a) 1%. b) 10%. c) 12%. d) 24%. e) 50%. hidrogênio clorofórmio + carbono cloro 12 g 1 g 106,5 g 119,5 g x g 100 g 12 x 119,5 100 = 119,5 . x = 12 . 100 1200 119,5 = x = 10% Prof. Agamenon Roberto

LEI DAS PROPORÇÕES MÚLTIPLAS ou LEI DE DALTON Quando dois elementos reagem formando substâncias diferentes, se a massa de um dos dois permanecer constante, a massa do outro irá variar segundo valores múltiplos ou submúltiplos hidrogênio oxigênio água + 1ª experiência: 4 g 32 g 36 g hidrogênio oxigênio água oxigenada + 2ª experiência: 4 g 64 g 68 g 32 g 64 g = 32 g 64 g : 32 = 1 2 A proporção é de 1 : 2 Prof. Agamenon Roberto

LEIS VOLUMÉTRICAS São as leis relativas aos volumes das substâncias que participam de uma reação As relações entre os volumes dos gases que reagem foram determinada foram determinadas por GAY-LUSSAC Prof. Agamenon Roberto

Estas leis podem ser resumidas em um único enunciado “ Quando medidos nas mesmas condições de temperatura e pressão, os volumes reagentes e dos produtos gasosos formam uma proporção constante, de números inteiros e pequenos “ Prof. Agamenon Roberto

hidrogênio cloro gás clorídrico + 15 L 30 L Na reação entre os gases hidrogênio e cloro, foram medidos os seguintes volumes: hidrogênio cloro gás clorídrico + 15 L 30 L Simplificando-se esses valores teremos a seguintes relação 1 : 1 : 2 que é uma relação de números inteiros e pequenos Prof. Agamenon Roberto

hidrogênio oxigênio água + Na reação entre os gases hidrogênio e oxigênio foi medidos os seguintes volumes: hidrogênio oxigênio água + 6 L 3 L Simplificando-se esses valores teremos a seguintes relação 2 : 1 : 2 que é uma relação de números inteiros e pequenos Prof. Agamenon Roberto

HIPÓTESE DE AVOGADRO Volumes iguais de gases quaisquer, medidos nas mesmas condições de temperatura e pressão encerram o mesmo número de moléculas Prof. Agamenon Roberto

Dados: C = 12 g/mol; O = 16 g/mol; N = 14 g/mol. 01)Um balão A contém 8,8g de CO2 e um balão B contém N2. Sabendo que os dois balões têm igual capacidade e apresentam a mesma pressão e temperatura, calcule a massa de N2 no balão B. Dados: C = 12 g/mol; O = 16 g/mol; N = 14 g/mol. m CO2 M N2 = = 8,8 44 28 m = n CO2 N2 44 . m = 8,8 . 28 CO2  1 . 12 + 2 . 16 = 44g/mol 246,4 44 = m 5,6 g N2  2 . 14 = 28g/mol Prof. Agamenon Roberto

a) 1 volume de oxigênio para 1 volume de hidrogênio. 02)(Covest – 90) Como produto da eletrólise da água, recolhe-se gás oxigênio no eletrodo positivo (ânodo) e gás hidrogênio no eletrodo negativo (cátodo). Assinale que afirmativa representa a razão entre os volumes dos gases recolhidos, nas mesmas condições de temperatura e pressão. 2 H2O H2 O2 + 1 2 a) 1 volume de oxigênio para 1 volume de hidrogênio. b) 2 volumes de oxigênio para 1 volume de hidrogênio. c) 1 volume de oxigênio para 3/2 volumes de hidrogênio. d) 1 volume de oxigênio para 2 volumes de hidrogênio. e) 3/2 volumes de oxigênio para 1 volume de hidrogênio. Prof. Agamenon Roberto

03) Para a reação 2 SO2(g) + O2(g)  2 SO3(g), quantos litros de trióxido de enxofre (SO3) serão produzidos a partir de 10 L de O2, considerando que todos os volumes foram medidos nas mesmas condições de temperatura e pressão? a) 5 L. b) 10 L. c) 20 L. d) 30 L. e) 40 L. O2 SO2 1 + 2 SO3 1 L 2 L 10 L V V = 20 L Prof. Agamenon Roberto

DETERMINAÇÃO DE FÓRMULAS As substâncias podem ser representadas pelas fórmulas CENTESIMAL MÍNIMA e MOLECULAR Prof. Agamenon Roberto

É a fórmula que indica os FÓRMULA CENTESIMAL É a fórmula que indica os elementos químicos e as porcentagens, em massa, de cada átomo que forma a substância C H 75% 25% METANO Prof. Agamenon Roberto Indica que: O metano é constituído por carbono e hidrogênio Em 100g de metano existem 75g de carbono e 25g de hidrogênio

massas que participam da reação Podemos calcular a FÓRMULA CENTESIMAL partindo da fórmula molecular, fórmula mínima ou das massas que participam da reação Determine a fórmula centesimal do metano sabendo que 12 g do carbono reagem com 4 g de hidrogênio para a produção de 16 g de metano. hidrogênio carbono metano + 1ª experiência: 12 g 4 g 16 g x g y g 100 g 2ª experiência: x 12 = 100 16 x = 75 % de C x 100 12 = 16 y 4 y 4 = 100 16 y = 25 % de H Prof. Agamenon Roberto

É a fórmula que indica os elementos químicos FÓRMULA MOLECULAR É a fórmula que indica os elementos químicos que constituem a substância e o número de átomos de cada elemento na molécula C6H12O6 GLICOSE Prof. Agamenon Roberto Indica que: A glicose é constituída por carbono, hidrogênio e oxigênio Em uma molécula de glicose existem 6 átomos de carbono, 12 átomos de hidrogênio e 6 átomos de oxigênio

É a fórmula que indica os elementos químicos FÓRMULA MÍNIMA Prof. Agamenon Roberto É a fórmula que indica os elementos químicos que constituem a substância e a proporção em número de átomos desses elementos, expressa em números inteiros e os menores possíveis C6H12O6 GLICOSE fórmula molecular CH2O fórmula mínima Indica que: A glicose é constituída por carbono, hidrogênio e oxigênio Em uma molécula de glicose existe uma proporção de 1 átomo de carbono, 2 átomos de hidrogênio e 1 átomo de oxigênio

ou das massas que participam da reação Podemos calcular a fórmula mínima partindo da fórmula molecular, fórmula centesimal ou das massas que participam da reação 01) (Covest – 2005) Uma substância pura foi analisada em laboratório e foram obtidos os seguintes resultados: Teor de H = 0,4 g, teor de C = 2,4 g e teor de O = 3,2 g. Sendo a fórmula mínima desta substância HℓCmOn, calcule a soma ℓ + m + n. Dados H (A = 1 u.), C (A = 12 u.), O (A = 16 u.). H: = 0,4 1 0,4 mol : 0,2 = 2 mol = C: 2,4 12 0,2 mol Prof. Agamenon Roberto : 0,2 = 1 mol = O: 3,2 16 0,2 mol : 0,2 = 1 mol H2C1O1 fórmula mínima soma: = 2 + 1 + 1 = 04 ℓ + m + n

massa da fórmula mínima 02) (Modificado) Uma substância pura foi analisada em laboratório e foram obtidos os seguintes resultados: Teor de H = 0,4 g, teor de C = 2,4 g, teor de O = 3,2 g e massa molar 90 g/mol. A fórmula mínima desta substância é HℓCmOn, escreva a fórmula molecular da substância. Dados H (A = 1 u.), C (A = 12 u.), O (A = 16 u.). H: = 0,4 1 0,4 mol : 0,2 = 2 mol H2C1O1 fórmula mínima = C: 2,4 12 0,2 mol : 0,2 = 1 mol = O: 3,2 16 0,2 mol (H2C1O1)n fórmula molecular : 0,2 = 1 mol n = massa molar massa da fórmula mínima = 90 30 3 Prof. Agamenon Roberto fórmula molecular: H6C3O3

03)(Mackenzie-SP) Ao se analisar um óxido de elemento não metálico Y, encontrou-se a proporção de 1,5 mols de átomos de oxigênio para 1 mol de átomos de Y. A fórmula desse óxido pode ser: OF2. SO3. CO2. Fe2O3. N2O3. (Y1O1,5) x 2 = Y2O3 Prof. Agamenon Roberto Prof. Agamenon Roberto

N: = 7,0 14 0,5 mol Em 0,5 mol do óxido temos... O: = 16 1,0 mol e 04) A combustão realizada em altas temperaturas é um dos fatores da poluição do ar pelos óxidos de nitrogênio, causadores de afecções respiratórias. A análise de 0,5 mol de um desses óxidos apresentou 7,0g de nitrogênio e 16g de oxigênio. Qual a sua fórmula molecular? Prof. Agamenon Roberto N: = 7,0 14 0,5 mol Em 0,5 mol do óxido temos... O: = 16 1,0 mol Em 1,0 mol do óxido teremos... 1,0 mol de nitrogênio e 2,0 mol de oxigênio A fórmula molecular será NO2

Em 1,0 mol de quinina teremos... 05) Em 0,5 mol de quinina, substância utilizada no tratamento da malária há 120g de carbono, 12g de hidrogênio, 1 mol de átomos de nitrogênio e 1 mol de átomos de oxigênio. Determine a fórmula molecular da quinina. Prof. Agamenon Roberto Em 0,5 mol de quinina temos... Em 1,0 mol de quinina teremos... C: = 120 12 10 mol C: 20 mol H: = 12 1 12 mol H: 24 mol N: 1,0 mol N: 2,0 mol O: 1,0 mol O: 2,0 mol A fórmula molecular será C20H24N2O2

acetileno  carbono + hidrogênio 06) Determine a fórmula percentual das substâncias relacionadas nos itens a seguir a partir dos dados experimentais fornecidos. A decomposição de 1,3g de acetileno (gás utilizado em maçaricos para cortar chapas de aço) produziu: 1,2g de carbono, 0,1g de hidrogênio. acetileno  carbono + hidrogênio Prof. Agamenon Roberto 1,3g 1,2g 0,1 100g x y = 1,3 1,2 0,1 100 x y = 1,3 0,1 100 y = 1,3 1,2 100 x 1,3 y = 120 1,3 x = 120 x = 92,30% y = 7,70%