LEIS DAS REAÇÕES QUÍMICAS

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. Andrei Kaiser

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

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

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 m g 27g 23 + 48 = m + 27 m = 71 – 27 m = 44 g

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

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

CONSEQUÊNCIAS DA LEI DE PROUST CÁLCULO ESTEQUIOMÉTRICO É o cálculo pelo qual prevemos as quantidades das substâncias que participarão de uma reação química

01) Sabemos que 7 g de nitrogênio reagem todo com 1,5 g 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. nitrogênio + hidrogênio  gás amoníaco 7 g 1,5 g 8,5 g 2,1 g m g 7 8,5 = 7 x m = 2,1 x 8,5 2,1 m 7 x m = 17,85 17,85 m = m = 2,55 g 7

cálcio + bromo brometo de cálcio 20 g 80 g 100 g ou 1 g 4 g 5 g 1 g 02) 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. cálcio + bromo brometo de cálcio 20 g 80 g 100 g ou 1 g 4 g 5 g 1 g 4 g 4 g x g 1 g + 4 g = x x = 5 g

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. 4 g – 1 g = 3 g de cálcio

COMPOSIÇÃO CENTESIMAL São as porcentagens, em massa, dos elementos formadores de uma substância

carbono + hidrogênio metano 1ª experiência: 12 g 4 g 16 g 2ª experiência: x g y g 100 g 12 4 16 = = x y 100 12 16 = 16 x x = 12 x 100 x 100 1200 16 x x = 1200 x = x = 75 % de C 16 4 16 = 16 x y = 4 x 100 y 100 400 16 x y = 400 y = y = 25 % de H 16

cálcio + carbono + oxigênio carbonato de cálcio 12% x % 48 g 100 g 40% 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. cálcio + carbono + oxigênio carbonato de cálcio 12% x % 48 g 100 g 40% m g 50 g 48 100 = 100 m = 48 50 x x m 50 2400 100 m = 2400 m = x 100 40 + 12 + x = 100 g m = 24 g x = 48 g

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 1ª experiência: hidrogênio + oxigênio água 4 g 32 g 36 g 2ª experiência: hidrogênio + oxigênio água oxigenada 4 g 64 g 68 g 32 g 32 g : 32 1 = = A proporção é de 1 : 2 64 g 64 g : 32 2

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

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 “

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

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

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

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. a) 56g. b) 5,6g. c) 0,56g. d) 4,4g. e) 2,8g. m m CO2 n N2 8,8 m n = = M CO2 N2 M 44 28 CO2 N2 44 m = 8,8 28 x x 44 m 246,4 x = CO2 N2 246,4 m = = 5,6 g N C 1 X 12 = 12 2 X 14 = 28 O 2 X 16 = 32 44 44

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 1 O2 + 2 H2 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.

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? 2 SO2 + 1 O2 2 SO3 a) 5 L. b) 10 L. c) 20 L. d) 30 L. e) 40 L. 1 L 2 L 10 L V V = 20 L

As substâncias podem ser representadas pelas fórmulas DETERMINAÇÃO DE FÓRMULAS As substâncias podem ser representadas pelas fórmulas CENTESIMAL MÍNIMA e MOLECULAR

É a fórmula que indica os elementos químicos FÓRMULA CENTESIMAL É a fórmula que indica os elementos químicos e as porcentagens, em massa, de cada átomo que forma a substância METANO C H 75% 25% 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. carbono + hidrogênio metano 1ª experiência: 12 g 4 g 16 g 2ª experiência: x g y g 100 g 12 4 16 = = x y 100 12 16 = x = 75 % de C x 100 4 16 y = = 25 % de H y 100

01) 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%. carbono + hidrogênio + cloro clorofórmio 12 g 1 g 106,5 g 119,5 g x g 100 g 12 119,5 = 119,5 x x = 12 x 100 x 100 1200 x = 119,5 x = 10 %

A glicose é constituída por carbono, hidrogênio e oxigênio FÓRMULA MOLECULAR É a fórmula que indica os elementos químicos que constituem a substância e o número de átomos de cada elemento na molécula GLICOSE C6H12O6 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

A glicose é constituída por carbono, hidrogênio e oxigênio FÓRMULA MÍNIMA 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 GLICOSE fórmula molecular C6H12O6 GLICOSE fórmula mínima CH2O 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.). 0,4 H: = 0,4 mol : 0,2 = 2 mol 1 2,4 C: = 0,2 mol : 0,2 = 1 mol 12 3,2 O: = 0,2 mol : 0,2 = 1 mol 16 fórmula mínima H2C1O1 soma: 2 + 1 + 1 = 04

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

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 1,3g 1,2g 0,1 100g x y 1,3 1,2 0,1 = = 100 x y 1,3 1,2 1,3 0,1 = = 1,3 x = 120 1,3 y = 120 100 x 100 y x = 92,30% y = 7,70%