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Engenharia Mecânica ·
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Aula 4 Cálculos Cálculos estequiométricos Introdução A estequiometria é o campo de estudo que examina as quantidades das substâncias consumidas e produzidas nas reações químicas Ela se baseia nas massas atômicas nas fórmulas químicas e na lei da conservação da massa Lembremos que essa importante lei da Química foi formulada por Antoine Lavoisier e depois atualizada por causa do advento da teoria atômica de Dalton Podemos aceitar como um axioma incontestável que em todas as operações da arte e da natureza nada se cria uma quantidade igual de matéria está presente antes e depois do experimento Toda a arte que envolve a realização de experimentos químicos depende desse princípio Prof José Márcio GQIUFF Somente uso para fins didáticos e sem fins lucrativos Introdução Prof José Márcio GQIUFF Somente uso para fins didáticos e sem fins lucrativos Equações químicas Uma equação está balanceada quando há o mesmo número de átomos de cada elemento nos lados direito e esquerdo da seta O número de átomos é obtido ao multiplicar cada subscrito em uma fórmula química átomos é obtido ao multiplicar cada subscrito em uma fórmula química pelo coeficiente da fórmula Subscritos indicam a identidade da substância coeficientes indicam a quantidade da substância Geralmente é melhor balancear primeiro os elementos que aparecem em menor número de fórmulas químicas de cada lado da equação Prof José Márcio GQIUFF Somente uso para fins didáticos e sem fins lucrativos Equações químicas Uma equação balanceada do ponto de vista molecular é representada da seguinte forma Prof José Márcio GQIUFF Somente uso para fins didáticos e sem fins lucrativos Equações químicas Para indicar o estado físico de cada reagente e produto nas equações químicas usamos os símbolos g l s e aq para substâncias que são gases líquidas sólidas e que estão dissolvidas em solução aquosa gases líquidas sólidas e que estão dissolvidas em solução aquosa respectivamente Assim a reação de combustão do metano pode ser representada da seguinte forma Prof José Márcio GQIUFF Somente uso para fins didáticos e sem fins lucrativos Massas moleculares Não é possível contar átomos ou moléculas específicos mas podemos determinar indiretamente a quantidade deles se suas massas forem conhecidas conhecidas A massa molecular MM de uma substância representa a soma das massas atômicas MA dos átomos presentes na fórmula química da substância Prof José Márcio GQIUFF Somente uso para fins didáticos e sem fins lucrativos Massas moleculares Prof José Márcio GQIUFF Somente uso para fins didáticos e sem fins lucrativos Massas moleculares Por vezes os químicos devem calcular a composição percentual de um composto isto é a percentagem em massa de cada elemento presente na substância substância Calcular a composição percentual de todo e qualquer elemento presente em uma substância também chamada de composição elementar de uma substância é simples desde que a fórmula química dessa substância seja conhecida Prof José Márcio GQIUFF Somente uso para fins didáticos e sem fins lucrativos Massas moleculares Prof José Márcio GQIUFF Somente uso para fins didáticos e sem fins lucrativos Número de Avogadro e mol Em química a unidade de contagem para o número de átomos íons ou moléculas em uma amostra de laboratório é o mol que representa a quantidade de matéria que contenha tantos objetos átomos moléculas quantidade de matéria que contenha tantos objetos átomos moléculas ou qualquer objeto que considerarmos quanto o número de átomos presente em exatamente 12 g de 12C isotopicamente puro Cientistas determinaram que esse número é 602214129 X 1023 que é chamado de número ou constante de Avogadro NA Normalmente ele é arredondado e citado com unidades de mols recíprocas 602 X 1023 mol1 Prof José Márcio GQIUFF Somente uso para fins didáticos e sem fins lucrativos Número de Avogadro e mol Prof José Márcio GQIUFF Somente uso para fins didáticos e sem fins lucrativos Número de Avogadro e mol A massa em gramas de um mol de uma substância isto é a massa em gramas por mol é chamada de massa molar da substância A massa atômica de um elemento em uma é numericamente igual à A massa atômica de um elemento em uma é numericamente igual à massa em gramas de 1 mol desse elemento A massa molar em gramas por mol de toda e qualquer substância é numericamente igual à sua massa molecular em uma Prof José Márcio GQIUFF Somente uso para fins didáticos e sem fins lucrativos Número de Avogadro e mol Prof José Márcio GQIUFF Somente uso para fins didáticos e sem fins lucrativos Número de Avogadro e mol Prof José Márcio GQIUFF Somente uso para fins didáticos e sem fins lucrativos Número de Avogadro e mol Para conversões entre massas e mols e entre massas e números de partículas o procedimento resumido é o seguinte Prof José Márcio GQIUFF Somente uso para fins didáticos e sem fins lucrativos Número de Avogadro e mol Prof José Márcio GQIUFF Somente uso para fins didáticos e sem fins lucrativos Número de Avogadro e mol Prof José Márcio GQIUFF Somente uso para fins didáticos e sem fins lucrativos Número de Avogadro e mol Prof José Márcio GQIUFF Somente uso para fins didáticos e sem fins lucrativos Número de Avogadro e mol Prof José Márcio GQIUFF Somente uso para fins didáticos e sem fins lucrativos Fórmulas empíricas a partir de análises A razão entre as quantidades de matéria de todos os elementos de um composto fornece os subscritos na fórmula empírica do composto Assim o conceito de mol possibilita um modo de calcular as fórmulas empíricas o conceito de mol possibilita um modo de calcular as fórmulas empíricas Prof José Márcio GQIUFF Somente uso para fins didáticos e sem fins lucrativos Fórmulas empíricas a partir de análises Continua no próximo slide Prof José Márcio GQIUFF Somente uso para fins didáticos e sem fins lucrativos Fórmulas empíricas a partir de análises Prof José Márcio GQIUFF Somente uso para fins didáticos e sem fins lucrativos Fórmulas empíricas a partir de análises Podemos obter a fórmula molecular de todo e qualquer composto a partir da sua fórmula empírica desde que se conheça a massa molecular ou a massa molar do composto A fórmula molecular de uma substância é ou a massa molar do composto A fórmula molecular de uma substância é sempre um múltiplo inteiro de sua fórmula empírica Prof José Márcio GQIUFF Somente uso para fins didáticos e sem fins lucrativos Fórmulas empíricas a partir de análises Prof José Márcio GQIUFF Somente uso para fins didáticos e sem fins lucrativos Informações quantitativas a partir de equações balanceadas Os coeficientes de uma equação química balanceada indicam tanto os números relativos de moléculas ou unidades de fórmula na reação quanto o número relativo de mols quanto o número relativo de mols Prof José Márcio GQIUFF Somente uso para fins didáticos e sem fins lucrativos
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Aula 4 Cálculos Cálculos estequiométricos Introdução A estequiometria é o campo de estudo que examina as quantidades das substâncias consumidas e produzidas nas reações químicas Ela se baseia nas massas atômicas nas fórmulas químicas e na lei da conservação da massa Lembremos que essa importante lei da Química foi formulada por Antoine Lavoisier e depois atualizada por causa do advento da teoria atômica de Dalton Podemos aceitar como um axioma incontestável que em todas as operações da arte e da natureza nada se cria uma quantidade igual de matéria está presente antes e depois do experimento Toda a arte que envolve a realização de experimentos químicos depende desse princípio Prof José Márcio GQIUFF Somente uso para fins didáticos e sem fins lucrativos Introdução Prof José Márcio GQIUFF Somente uso para fins didáticos e sem fins lucrativos Equações químicas Uma equação está balanceada quando há o mesmo número de átomos de cada elemento nos lados direito e esquerdo da seta O número de átomos é obtido ao multiplicar cada subscrito em uma fórmula química átomos é obtido ao multiplicar cada subscrito em uma fórmula química pelo coeficiente da fórmula Subscritos indicam a identidade da substância coeficientes indicam a quantidade da substância Geralmente é melhor balancear primeiro os elementos que aparecem em menor número de fórmulas químicas de cada lado da equação Prof José Márcio GQIUFF Somente uso para fins didáticos e sem fins lucrativos Equações químicas Uma equação balanceada do ponto de vista molecular é representada da seguinte forma Prof José Márcio GQIUFF Somente uso para fins didáticos e sem fins lucrativos Equações químicas Para indicar o estado físico de cada reagente e produto nas equações químicas usamos os símbolos g l s e aq para substâncias que são gases líquidas sólidas e que estão dissolvidas em solução aquosa gases líquidas sólidas e que estão dissolvidas em solução aquosa respectivamente Assim a reação de combustão do metano pode ser representada da seguinte forma Prof José Márcio GQIUFF Somente uso para fins didáticos e sem fins lucrativos Massas moleculares Não é possível contar átomos ou moléculas específicos mas podemos determinar indiretamente a quantidade deles se suas massas forem conhecidas conhecidas A massa molecular MM de uma substância representa a soma das massas atômicas MA dos átomos presentes na fórmula química da substância Prof José Márcio GQIUFF Somente uso para fins didáticos e sem fins lucrativos Massas moleculares Prof José Márcio GQIUFF Somente uso para fins didáticos e sem fins lucrativos Massas moleculares Por vezes os químicos devem calcular a composição percentual de um composto isto é a percentagem em massa de cada elemento presente na substância substância Calcular a composição percentual de todo e qualquer elemento presente em uma substância também chamada de composição elementar de uma substância é simples desde que a fórmula química dessa substância seja conhecida Prof José Márcio GQIUFF Somente uso para fins didáticos e sem fins lucrativos Massas moleculares Prof José Márcio GQIUFF Somente uso para fins didáticos e sem fins lucrativos Número de Avogadro e mol Em química a unidade de contagem para o número de átomos íons ou moléculas em uma amostra de laboratório é o mol que representa a quantidade de matéria que contenha tantos objetos átomos moléculas quantidade de matéria que contenha tantos objetos átomos moléculas ou qualquer objeto que considerarmos quanto o número de átomos presente em exatamente 12 g de 12C isotopicamente puro Cientistas determinaram que esse número é 602214129 X 1023 que é chamado de número ou constante de Avogadro NA Normalmente ele é arredondado e citado com unidades de mols recíprocas 602 X 1023 mol1 Prof José Márcio GQIUFF Somente uso para fins didáticos e sem fins lucrativos Número de Avogadro e mol Prof José Márcio GQIUFF Somente uso para fins didáticos e sem fins lucrativos Número de Avogadro e mol A massa em gramas de um mol de uma substância isto é a massa em gramas por mol é chamada de massa molar da substância A massa atômica de um elemento em uma é numericamente igual à A massa atômica de um elemento em uma é numericamente igual à massa em gramas de 1 mol desse elemento A massa molar em gramas por mol de toda e qualquer substância é numericamente igual à sua massa molecular em uma Prof José Márcio GQIUFF Somente uso para fins didáticos e sem fins lucrativos Número de Avogadro e mol Prof José Márcio GQIUFF Somente uso para fins didáticos e sem fins lucrativos Número de Avogadro e mol Prof José Márcio GQIUFF Somente uso para fins didáticos e sem fins lucrativos Número de Avogadro e mol Para conversões entre massas e mols e entre massas e números de partículas o procedimento resumido é o seguinte Prof José Márcio GQIUFF Somente uso para fins didáticos e sem fins lucrativos Número de Avogadro e mol Prof José Márcio GQIUFF Somente uso para fins didáticos e sem fins lucrativos Número de Avogadro e mol Prof José Márcio GQIUFF Somente uso para fins didáticos e sem fins lucrativos Número de Avogadro e mol Prof José Márcio GQIUFF Somente uso para fins didáticos e sem fins lucrativos Número de Avogadro e mol Prof José Márcio GQIUFF Somente uso para fins didáticos e sem fins lucrativos Fórmulas empíricas a partir de análises A razão entre as quantidades de matéria de todos os elementos de um composto fornece os subscritos na fórmula empírica do composto Assim o conceito de mol possibilita um modo de calcular as fórmulas empíricas o conceito de mol possibilita um modo de calcular as fórmulas empíricas Prof José Márcio GQIUFF Somente uso para fins didáticos e sem fins lucrativos Fórmulas empíricas a partir de análises Continua no próximo slide Prof José Márcio GQIUFF Somente uso para fins didáticos e sem fins lucrativos Fórmulas empíricas a partir de análises Prof José Márcio GQIUFF Somente uso para fins didáticos e sem fins lucrativos Fórmulas empíricas a partir de análises Podemos obter a fórmula molecular de todo e qualquer composto a partir da sua fórmula empírica desde que se conheça a massa molecular ou a massa molar do composto A fórmula molecular de uma substância é ou a massa molar do composto A fórmula molecular de uma substância é sempre um múltiplo inteiro de sua fórmula empírica Prof José Márcio GQIUFF Somente uso para fins didáticos e sem fins lucrativos Fórmulas empíricas a partir de análises Prof José Márcio GQIUFF Somente uso para fins didáticos e sem fins lucrativos Informações quantitativas a partir de equações balanceadas Os coeficientes de uma equação química balanceada indicam tanto os números relativos de moléculas ou unidades de fórmula na reação quanto o número relativo de mols quanto o número relativo de mols Prof José Márcio GQIUFF Somente uso para fins didáticos e sem fins lucrativos