Relatório Química: A Estequiometria

1. Introdução.

Estequiometria é o cálculo da quantidade das substâncias envolvidas numa reação química. Esta palavra, estequiometria, é derivada do grego: stoikheion = elemento, e metron = medida ou medição. É possível, de posse de uma equação balanceada que representa uma reação química, prever-se com extrema precisão as quantidades de cada produto gerado, ou ainda, determinar as quantidades necessárias de reagentes de modo a produzir determinada quantidade de produtos.

O cálculo estequiométrico é norteado por dois conceitos. O primeiro foi introduzido pelo químico francês, Antoine Laurent de Lavoisier, que mostrou que a massa dos produtos da reação era igual aos que deram origem à ela. Era o princípio da conservação de massas, conhecida pela frase: ’’Na natureza nada se cria, nada se perde, tudo se transforma’’. A lei de conservação de massas é utilizado para o balanceamento de reações químicas, onde todos os átomos presentes do lado esquerdo (reagentes) devem estar do lado direito (produtos), mesmo que haja mudanças na composição, a quantidade total de matéria deve permanecer a mesma, provando que nenhum átomo foi criado e nem consumido.

O segundo conceito foi proposto por Joseph Louis Proust buscando a complementar a teoria de Lavoisier, concluiu através de experimentos com substâncias puras, que independente do processo usado para obtê-las, a composição em massa dessas substâncias era constante. A Lei de Proust também é conhecida como lei das proporções constantes ou lei das proporções definidas, e ficou definida da seguinte forma: a massa dos reagentes e produtos participantes de uma reação mantêm uma proporção constante.

As relações feitas se baseiam nas Leis Ponderais, que são a união dos dois conceitos introduzidos ao longo da história.

1. Objetivos

Através de uma reação de precipitação, observar e comprovar as leis das transformações químicas ou leis ponderais das reações, especificamente a Lei da Conservação de Massa de Lavoisier e a Lei das Proporções Definidas de Proust. Com base nas leis, realizar cálculos tomando como base a equação balanceada da reação e comparar dados experimentais com dados tabelados.

1. Parte Experimental

1. Materiais utilizados

Para realizar o experimento proposto, utilizamos os seguintes materiais:

• 3 Béquers de 50ml;
• Pipeta;
• Cloreto de Bário;
• Ácido Sulfúrico;
• Papel de filtro;
• Funil;
• Bastão de vidro;
• Balança analítica.

1. Procedimento Experimental – Parte 1

• Separamos 3 béquers de 50ml e utilizando a balança analítica calculamos a massa dos mesmos;
• No béquer 1, utilizando a pipeta, adicionamos 10,00 ml de Cloreto de Bário e pesamos o mesmo;
• No béquer 2, utilizando a pipeta, adicionamos 10,00 ml de Ácido Sulfúrico Bário e pesamos o mesmo;
• Transferimos o conteúdo do béquer 1 para o béquer 3, e logo em seguida, vagarosamente transferimos o conteúdo do béquer 2 para o béquer 3 e observamos as transformações ocorridas.

1. Procedimento Experimental – Parte 2

• Pesamos o papel de filtro utilizando a balança analítica.
• Agitamos a mistura contida no béquer 3 e, através do papel de filtro, escoamos a mesma para um bastão de vidro.
• Após o escoamento, levamos o papel de filtro (precipitado) para secar em uma estufa aquecida a 150º por 10 minutos.
• Depois de seco, pesamos o papel de filtro com o precipitado na balança analítica.

1. Resultados e discussões

Segundo a lei de Lavoisier, é de se prever que, neste experimento, a massa obtida no produto gerado deve ser igual à soma das massas dos reagentes, uma vez que não há perda de matéria.

Somando as massas de solução de cloreto de bário e ácido sulfúrico utilizados como reagentes, temos:

msal + mácido = 11,05 + 10,83 = 21,55g

A massa obtida ao final da reação foi de 21,55g, sendo o esperado 21,88g, ou seja, contendo erro de 1,50%. Este é um indicativo bastante razoável da eficácia da lei da conservação de massa, pois há várias fontes de erro no experimento que podem haver causado a diferença de 1,50 %. Uma delas é a própria balança, que não é de extrema precisão, apresentando flutuações visíveis na medição. Em adição, uma parte de reagentes ficou nos béquers originais, mesmo que algumas gotas, provocando diminuição da massa a reagir. E por final, parte do precipitado pode ter ficado nas paredes do béquer, não passando para o papel de filtro. Essa perda de massa, entretanto, deve ser muito pequena, visto que a massa obtida de sulfato de bário e que será comprovada na Parte II do experimento.

De posse da massa do papel de filtro e da massa de resíduo com papel, é possível obter a massa de sulfato de bário produzida no experimento.

mBaSO4 – m papel filtro = 1,9 – 1,05 = 0,85g

A fim de calcular a massa de sulfato de bário que se deveria ter obtido, lancemos mão do cálculo estequiométrico.

Primeiro, calcula-se a massa de cloreto de bário que foi usada no experimento. Para isso, usamos a relação:

[pic 1]

onde M é a concentração molar, m é a massa a ser calculada, V é o volume utilizado da solução em litros e MM é a massa molecular da substância obtida na tabela periódica.

Assim, sendo, obtemos para a massa de cloreto de bário:

[pic 2]

Através de uma regra de três simples, podemos então prever qual a massa que deveria ser produzida de sulfato de bário na reação. Leva-se em conta a proporção estequiométrica de 1:1:1:2 e utiliza-se as massas moleculares dos compostos obtidas na tabela periódica. Na equação abaixo as massas moleculares estão entre parêntesis ao lado de cada composto.

BaCl2 (208,3) + H2SO4 (98,1) à BaSO4 (233,40) ¯ + 2HCl(75)

Relacionamos agora a massa de 1 mol de cloreto de bário com 1 mol de sulfato de bário, e 2,083g de cloreto de bário utilizados em uma regra de três a fim de calcular a massa de sulfato de bário correspondente.