CALCULO ESTEQUIOMÉTRICO.
-Caso simples
-Grau de Pureza
-Rendimento
-Reagente em excesso
Fundamentos para você efetuar um cálculo estequiométrico com exatidão.
-Escrever a equação química que representa o fenômeno.
-Ajustar os coeficientes da equação,ou seja,balancear.
-Você deve estabelecer um regra de três simples entre os participantes utilizando as grandezas químicas.
Grandezas químicas nas CNTP.
Ex: H2O --> 1mol H2O =18g/mol de H2O = 6.10²³ moléculas de H2O =22,4 L de H2O
É claro que nas questões não iremos estabelecer a regra de três entre todas as grandezas,somente aquelas que foram pedida no problema.
1-CASO SIMPLES.
Como o nome diz,caso simples,iremos envolver somente um tipo de grandeza química,geralmente massa.Exemplo:
1.1)Devido a tensão superficial da água,muitos microorganismos da base da cadeia alimentar,como o plâncton,se sustentam na superfície desse líquido,produzindo oxigênio e servindo de alimentos para organismos maiores.Detergentes não biodegradáveis quando despejados nos lagos,reduzem drasticamente a tensão superficial da água e a concentração de oxigênio dissolvido,provocando a morte dos microorganismos.Essa biodegradação pode ser representada pela equação química abaixo:
C14H29SO3Na + O2 --> CO2 + H2SO4 +Na2SO4 +H2O (Não balanceada)
2C14H29SO3Na + 43O2 --> 28CO2 + 1H2SO4 +1Na2SO4 +28H2O
Suponha que você seja um fiscal de meio ambiente e queira determinar nas águas residuais lançadas em um lago,a quantidade de sulfato de sódio produzido nessa reação.Calcule a quantidade em gramas,desse sal,decorrente da biodegradação de 1800g de C14H29SO3Na.
Resolução..
-O primeiro passo sempre é balancear a equação segundo pela regra de preferência.
Metais,Ametais,Hidrogênio e Oxigênio,nessa ordem.
-Segundo passo é relacionar o valor que foi fornecido com o que ele deseja obter.(isso na 2ª Linha da regra de três)
-A primeira linha fica sempre as grandezas químicas,dados molares,que são fixos.Ex:Como o que ele quer é massa,na primeira linha você deverá relacionar a Massa molar das substâncias envolvidas,lembrando sempre de colocar os coeficientes correspondentes.Veja abaixo:
C14H29SO3Na = C -->14 x 12=168g/mol
H -->29 x 1 =29g/mol
S -->1 x 32 =32g/mol
O -->3 x 16 = 48g/mol
Na -->1 x 23 = 23g/mol
TOTAL = 300g/molNa2SO4 = Na-->2 x 23 = 46g/mol
S--> 1 x 32 = 32g/mol
O -->4 x 16 = 64g/mol
TOTAL = 142g/mol
Resumindo..
O cálculo da massa molar é feito pela multiplicação do número de átomos de um elemento pela sua massa atômica,e depois soma-se os resultados para ter a massa molar da substância.
Resolvendo o problema..
2.300g de C14H29SO3Na -------------- 1.142g de Na2SO4
1800g de C14H29SO3Na ------------- x(g) de Na2SO4
*Faz-se o produto do meio pelos extremos e obtemos:
600g x= 142 x 1800 ---> X= 142 x 1800 --> X= 426g de Na2SO4
600
Dicas
-Os dados molares(grandezas químicas) sempre vão estar na primeira linha.
-Faça sempre a relação que ele pede.No caso desta questão ele queria saber,se degrada-se 1800g de C14H29SO3Na quanto eu iria obter em massa a quantidade de Sulfato de sódio Na2SO4.
-Feito essas duas análises relacione 1800g --------- x(g) [2ª linha].
- Na 1ª Linha você irá por os dados molares.Como ele só faz relações com massa e o que ele quer encontrar é a MASSA,na primeira linha você irá colocar as massas molares(massa atômica) das substâncias.
Mas quais substâncias usar?
A que ele te forneceu valor e a que ele quer encontrar.Leia atentamente,a pergunta,os passos do processo e as dicas. 2-GRAU DE PUREZA
No grau de pureza também utilizamos uma regra de três simples,porém relacionamos com a percentagem de pureza de uma dada substância ao final do cálculo.Para saber o grau de pureza de uma reação use:
Pureza=Parte Pura (a que reage) x 100
Parte Bruta (total)
Veja o exemplo:
2.1)O ácido sulfúrico pode ser usado para deslocar o equilíbrio de ácidos fracos e seus sais conjugados;por exemplo,com o acetato de sódio o equilíbrio desloca-se para a direita,dando o ácido acético:
H2SO4 + CH3COONa <-->NaHSO4 + CH3COOH (já balanceada)
Partindo-se de 2 mols de ácido sulfúrico,forma-se 30g de ácido acético.O grau de pureza do reagente é de?
Resolução ..
*A equação já se encontra balanceada,agora basta relacionar os valores,lembre-se comece sempre montando a 2ª linha,relacionando o que ele forneceu com o que ele quer.Mas nesse caso aí,ele já te deu a quantidade produzida por 2mols,então basta orgazinar.
A 2ª linha ficará desse jeito:
2mols H2SO4 ------------ 30g de CH3COOH
*Agora vamos montar a 1ª linha,lembrando sempre que nesta linha ficam os dados molares,fixos.
*Observe que ele não lhe informa que 1mol de H2SO4 está para 60g de CH3COOH.No entanto você deduz já que 2mols de H2SO4 está para 30g de CH3COOH .
A 1ª linha ficará desse jeito:
1mol de H2SO4 -------------60g de CH3COOH
Unindo as duas linhas ficará desse jeito...
1mol de H2SO4 -------------60g de CH3COOH
2mols H2SO4 ------------ 30g de CH3COOH
Pronto agora está montada a sua regra de três.Você deve estar se perguntando...mas onde tá o meu "X" da equação?Nesse tipo de questão,você poderá fazer um "X" na segunda linha,somente nela,tanto no lado do reagente como no produto.Observe:
1ª)Irei "fazer" o meu X no lado direito da esquerdo da 2ª linha,substituindo o valor que ocupado nesse espaço.Veja:
1mol de H2SO4 -------------60g de CH3COOH
X ------------ 30g de CH3COOH
-Fazendo o produto do meio pelos extremos você tem:
60X= 30.1 -----> X=30 -----> X=1/2 mols ou 0,5 mols.
60
Agora basta jogar na fórmula,ou fazer uma regra de três mesmo.Observe:
1 mol ----------100%
0,5 mol---------X
Logo X =50% é pureza ou melhor a parte pura.
2ª)Agora irei "fazer" o meu "X" no lado esquerdo da segunda linha,sempre nessa linha.
1mol de H2SO4 -------------60g de CH3COOH
2mols de H2SO4 -------------X g de CH3COOH
-Fazendo o produto do meio pelos extremos você tem:
X=2x60 ---> X= 120 g
Agora basta jogar na fórmula,ou fazer uma regra de três mesmo.Observe:
120g-----------100%
60g------------X
Logo X = 50 %
Então perceba,que você pode fazer o X em qualquer lado,mas sempre na segunda linha.
Outro modelo de questão de Grau de Pureza.
Ex:O ácido nítrico puro é um líquido viscoso,incolor e inodoro [....].Quando ebulido em presença de luz,há uma decomposição parcial com formação de dióxido de nitrogênio seguindo a reação:
HNO3 -->H2O + NO2 + O2 (72C°) (não balanceada)
4HNO3 -->2H2O + 4NO2 + 1O2 (balanceada)
Partindo-se de 2mols de HNO3 e sabendo que o reagente está 10% em massa,o volume de dióxido de nitrogênio nas condições da reação é aproximadamente? Dado:Volume molar a 72c° =28,3 L
Resolvendo...
-Lembre-se comece sempre pela segunda linha relacionando o que ele te deu com o que ele quer.A 2ª linha ficará desse jeito.Observe:
2mols de HNO3 ----------- X (L) de NO2
Agora faça a primeira linha,são os dados fixos,molares.Não esqueça dos coeficientes estequiométricos,e lembrando sempre,que eles só multiplicam a 1ªlinha.Veja:
4x1mol de HNO3 ------------------- 4 x 28,3 L de NO2
Unindo as duas linhas ficará desse jeito:
4x1mol de HNO3 ------------------- 4 x 28,3 L de NO2
2mols de HNO3 ----------- X (L) de NO2
Agora fazemos o produto dos meio pelos extremos:
4X= 2x4x28,3 ----> X= 226,4 ----> X= 56,6 L de NO2
4
Agora para finalizar basta fazer a regra de três,relacionando o valor com a percentagem que ele pediu.Observe que ele diz que o reagente está em 10% em massa,terá que descobrir qual é esse valor.Façamos então a regra de três final:
56,6 L de NO2 ----------- 100%
X ------------------------10%
Logo X =5,66 L de NO2 é o volume nessas condições.
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