Estequiometria

A estequiometria é a forma de calcular as quantidades de reagentes e produtos envolvidos em uma reação química.

Ela compreende cálculos matemáticos simples para conhecer a proporção correta de substâncias a serem usadas.

Os princípios da estequiometria se baseiam nas Leis Ponderais, relacionadas com as massas dos elementos químicos dentro das reações químicas. Elas incluem:

• Lei de Lavoisier: Também chamada de “Lei de Conservação das Massas”. Baseia-se no seguinte princípio: "A soma das massas das substâncias reagentes em um recipiente fechado é igual à soma das massas dos produtos da reação".
• Lei de Proust: Também chamada de “Lei das Proporções Constantes”. Ela baseia-se em “Uma determinada substância composta é formada por substâncias mais simples, unidas sempre na mesma proporção em massa”.

Assim, átomos não são criados ou destruídos em uma reação química. Logo, a quantidade de átomos de determinado elemento químico deve ser a mesma nos reagentes e nos produtos.

Como fazer cálculos estequiométricos?

Existem várias formas de se resolver problemas com cálculos estequiométricos. Vamos seguir alguns passos para a sua resolução:

• Passo 1: Escreva a equação química com as substâncias envolvidas;
• Passo 2: Faça o balanceamento da equação química. Para isso, é preciso ajustar os coeficientes para que reagentes e produtos contenham a mesma quantidade de átomos, segundo as Leis Ponderais (Lei de Proust e Lei de Lavoisier);
• Passo 3: Escreva os valores das substâncias, seguindo os dados do problema e identificando o que se pede;
• Passo 4: Estabeleça a relação existente entre os números de moles, massa, volume. De acordo com os valores a seguir:

• Passo 5: Faça uma regra de três simples para calcular os valores que são pedidos na questão ou problema.

Saiba mais, leia também:

• Número de mol e massa molar
• Número de massa
• Lei de Avogadro

Exemplo:

1. Quantos moles do gás hidrogênio são necessários para a formação de amônia (NH3), sabendo que a quantidade do gás nitrogênio é de 4 moles?

Passo 1: N2 + H2 = NH3

Passo 2: na equação as quantidades de átomos não estão equilibradas. Há 2 átomos de nitrogênio e 2 de hidrogênio nos reagentes, enquanto que no produto há 1 átomo de N e 3 de hidrogênio.

Começando pelo nitrogênio, acertamos o coeficiente no produto: N2 + H2 = 2 NH3

O nitrogênio ficou equilibrado nos dois lados, mas o hidrogênio não.

N2 + 3 H2 = 2NH3. Agora sim!

Passo 3: Valor dado pelo exercício: 4 moles de N2

Valor pedido pelo exercício: quantos moles de H2? Escrevemos: x moles de H2

Passo 4: Estabelecer as relações correspondentes quando necessário. Nesse exemplo não há necessidade, porque é de mol com mol.

Na reação equilibrada acima, observa-se que a relação é de 1 mol de N2 que reage com 3 moles de H2.

Passo 5: Fazer a regra de três.

Atenção! Coloque sempre os valores de uma substância sobre ela mesma ao montar a regra de três, quer dizer, no exemplo, nitrogênio sobre nitrogênio e hidrogênio sobre hidrogênio, como se vê abaixo:

Exercícios Resolvidos

Exercício 1 (Mol com Massa)

1. Quantos gramas de hidrogênio reagem com 5 moles de oxigênio para formar água?

Resolução

1) H2 + O2 = H2O

2) Primeiro equilibrar o coeficiente do oxigênio no produto ⇒ H2 + O2 = 2 H2O.

E por fim, equilibrar o hidrogênio 2 H2 + O2 = 2 H2O

3) Dados do problema: x gramas de H2 e 5 moles de O2

4) Relação mol com massa: 1 mol de H2 corresponde a 2 gramas de H2 (Massa Molar).

Pela equação equilibrada: 2 moles de H2 reagem com 1 mol de O2. Portanto, seguindo a relação acima 2 moles de H2corresponde a 4 gramas

5) Regra de três: 4 g de H2 _______ 1 mol de O2

x gramas de H2 _______ 5 moles de O2

x g de H2 = 5 moles de O2 . 4 g de H2/ 1 mol de O2

x = 20

Então 20 gramas de hidrogênio reagem com 5 moles de oxigênio para formar água.

Exercício 2 (Mol com Volume)

2. Qual o volume de oxigênio, em litros, que se faz necessário para formar 1 mol de água líquida (segundo as CNTP)?

Resolução:

1) H2 + O2 = H2O

2) Como visto acima a equação balanceada é: 2 H2 + O2 = 2 H2O

3) Dados do problema: x litros de O2 e 1 mol de H2O

4) Relação mol com volume: 1 mol de O2 corresponde a 22,4L e 1 mol de H2O corresponde a 22,4L

Pela equação é preciso 1 mol de O2 para formar 2 moles de H2O. Como o exercício pede 1 mol de água, então será preciso metade dessa proporção, ou seja 1/2 mol de O2 para 1 mol de água.

5) Montar a regra de três: 1 mol de H2O _______ 1/2 mol de O2

22,4L de H2O _______ x litros de O2

x litros de O2 = 22,4L de H2O . 1/2 mol de O2/ 1 mol de H2O

x = 11,2

São necessários 11,2 litros de oxigênio para formar 1 mol de água líquida.