Relatório Estequiometria

Análise Estequiométrica

Henrique Scheunemann Kruger; Rodrigo Geovane Lenz

Curso: Engenharia de Alimentos

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Resumo: A estequiometria é o cálculo que permite relacionar quantidades de reagentes e produtos, que participam de uma reação química com o auxílio das equações químicas (a + b → ab)correspondentes. Ela é de extrema importância no cotidiano, principalmente nas indústrias ou laboratórios, pois objetiva calcular teoricamente a quantidade de reagentes a ser usada em uma reação. O método mais eficaz para encontrar valores teóricos estequiométricos, é usar o equivalente estequiométrico. A lei de Lavoisier diz que na natureza, nada se cria e nada se perde, tudo se transforma, isso foi visível no experimento; a lei de Proust diz que não importa a quantidade de massa dos elementos usada, a proporção sempre será a mesma. Para o experimento foi utilizado  um comprimido antiácido em água e calculou-se o teor de bicarbonato de sódio a partir da massa de dióxido de carbono. Ocorreu a separação do CO2 do comprimido quando juntou o comprimido + água destilada, e através dessa separação, foi possível calcular a massa de NaHCO3.

Palavras chave: estequiometria, reagentes, reação, matéria.

Relatório de aula prática

Introdução

A palavra estequiometria foi introduzida por Richter em 1792, referindo-se ás medidas dos elementos químicos nas substâncias.

Ela deriva das palavras gregas stoicheion, que significa ‘elemento’ e metron, que significa ‘medida’. A Lei da Conservação da Matéria (ou Lei da Conservação da Massa) fundamenta o estudo da estequiometria. Antoine Lavoisier, um grande cientista francês, introduziu esta lei que afirma: a massa total de uma substância presente ao final de uma reação química é a mesma massa total do início da reação, ou que a soma dos reagentes é sempre igual à soma dos produtos. Desta forma, antes e depois da reação, está presente o mesmo conjunto de átomos. Portanto a estequiometria é o estudo das relações quantitativas entre quantidades de reagentes e produtos (ATKINS, 2001).

A lei de Proust consiste na definição de que as massas dos reagentes e as massas dos produtos que participam de uma reação obedecem sempre a uma proporção constante, não importa a quantidade de massa dos elementos usada, a proporção sempre será a mesma. Essa proporção é característica de cada reação, isto é, independe da quantidade de reagentes utilizados (FERNANDES, 2010).

Exemplificando a lei de Proust: considerando a seguinte equação balanceada:

2H2O=2H2+O2

36 g     4g    32g

Não importa o valor atribuído ao H2 e O2, se somar as massas, seguirá uma proporção (32+4=36, exemplo) para o H2O.  

Para realizar os cálculos estequiométricos é preciso primeiramente balancear a equação química corretamente para que possa extrair qualquer informação da reação e com base na lei da conservação definidas, pode-se estimar as relações estequiométricas entre as espécies presentes em uma dada reação química. O processo de balanceamento se faz necessário, pois irá garantir que o mesmo número de átomos de cada elemento apareça em ambos os lados da equação  (ATKINS, 2001).

Algumas equações não balanceadas:

[pic 2]

Equações balanceadas:

[pic 3]

No processo de balanceamento é utilizado a lei de Lavoisier. Os índices inferiores nas fórmulas químicas não podem ser modificados, pois esses valores são dos próprios átomos.

Deve-se ter clara a relação de grandezas abaixo:

[pic 4]Após esses passos, é necessário organizar os termos (massa, volume, mols...) de uma forma que dê para cortar as unidades, e ficar somente com a unidade que se deseja encontrar o valor. Exemplo:

[pic 5]

Exemplo: Numa reação de N2 e H2 para formar a amônia, calcular o número de mols da amônia utilizando a equação N2+3H2 → 2NH3 que foi balanceada.

Primeiro calcula-se o número de mols de H2.

[pic 6]

Após se calcula o número de mols da amônia NH3.

[pic 7]

A estequiometria é de extrema importância no cotidiano, principalmente nas indústrias ou laboratórios, pois objetiva calcular teoricamente a quantidade de reagentes a ser usada em uma reação, prevendo a quantidade de produtos que será obtida em condições preestabelecidas (Livro: Química Geral 2).

O reagente limitante é o reagente presente em quantidade limitada que determina a quantidade do produto formado (ATKINS, 2001), quando ele é todo usado, a reação para, limitando assim as quantidades de produtos formados e o rendimento teórico é calculado a partir dele. Os reagentes que sobram são considerados reagentes em excesso.

Exemplo: Calcular o reagente limitante cuja equação química é:

[pic 8]

Como a proporção é 2:1:1:1, se usar menos que 2 mols de NaOH pra 1 mol de CO2, o NaOH passa a ser o reagente limitante.

b) Quantidade de matéria de Na2CO3 pode ser produzida:

[pic 9]

c) Quantidade de matéria do reagente em excesso sobra após a reação se completar:

[pic 10]

O rendimento percentual é o rendimento real de uma reação química com uma porcentagem do rendimento teórico (ATKINS, 2001).

O rendimento teórico é quantidade máxima de produto que pode ser obtida a partir de quantidades determinadas de reagentes em uma reação química (ATKINS, 2001).

O rendimento real é a quantidade medida de produto obtido através de uma reação química e é sempre menor do que o rendimento teórico (ATKINS, 2001).

Sabendo disso, tem-se a possibilidade de calcular o rendimento percentual de uma reação, através dos valores do rendimento real e rendimento teórico. A fórmula abaixo representa estas relações.

[pic 11]

Exemplo: [pic 12]

Qual o rendimento teórico e o percentual de bromobenzeno (C6H5Br) nessa reação quando 30,0 g de benzeno (C6H6) reagem com 65,0 g de bromo (Br2).