CÁLCULOS ESTEQUIOMÉTRICOS

A Estequiometria é a parte da Química que trata do cálculo das quantidades das substâncias isoladas ou envolvidas nas reacções químicas. Ao cálculo dessas quantidades designamos de cálculo estequiométrico.

Relações estequiométricas

Os cálculos estequiométricos baseiam-se nas relações de combinação fixa entre os átomos numa substância isolada ou entre as substâncias envolvidas nas reacções químicas, isto é, nas proporções entre as quantidades de reagentes consumidos e produtos formados nas reacções químicas. Essas relações ou proporções no caso de substâncias isoladas são indicadas pelos índices e no caso das equações das reacções são indicadas pelos coeficientes estequiométricos da equação química devidamente acertada.

Exemplo: Considere a síntese do amoníaco:

N₂ + 3 H₂ → 2 NH₃

Em termos quantitativos a equação acima (devidamente acertada) mostra-nos que:

• 1 mol de nitrogénio reage com 3 moles de hidrogénio formando-se 2 moles de amoníaco.

• 1 molécula de nitrogénio reage com 3 moléculas de hidrogénio formando-se 2 moléculas de amoníaco

N₂        +   3 H₂    →     2NH₃

1 mol     3 mol         2 mol

A primeira relação (interpretação) acima é a mais simples mas extremamente importante no cálculo estequiométrico uma vez que nos mostra claramente a proporção exacta em que os reagentes se combinam para formar determinada quantidade de produto, no caso 2 mol de NH₃. Além disso a relação mostrada acima (primeira) é feita com base numa grandeza própria da Química, a quantidade de matéria (número de moles) cuja unidade é o mol.

Contudo, ao invés dessa interpretação várias outras podem ser feitas desde que a equação química esteja correctamente acertada.

Consideremos ainda a síntese do amoníaco: N_2(g)  +  3 H_2(g)→ 2NH_3(g)

Na tabela acima conseguimos perceber que na terceira linha (moléculas) no caso do hidrogénio tem-se 3 · 6,02 · 10²³ e isso acontece porque de acordo com a proporção estequiométrica temos 3 moles de moléculas de hidrogénio e sabemos que uma mole de moléculas contém 6,02 · 10²³ moléculas e no caso concreto são três moles eis a razão da multiplicação por 3.

Para o amoníaco temos 2 moles de moléculas pelo que temos 2 · 6,02 · 10²³ e a mesma explicação vale para a tabela abaixo na qual temos 3 · 6,02 · 10²³  para o CO e CO₂.

Na quarta linha (átomos) temos 2 · 6,02 · 10²³ visto que temos uma mole de moléculas de nitrogénio (N₂) no entanto, uma molécula de nitrogénio (N₂) é constituída por dois átomos, portanto, em uma molécula de nitrogénio temos 2 moles de átomos de nitrogénio.

Para o caso do hidrogénio temos 6 · 6,02 · 10²³ e a razão é que uma mole de moléculas de hidrogénio contém 2 átomos de hidrogénio (H₂), portanto, temos duas moles de átomos de hidrogénio. Acontece porém que de acordo com a equação da reacção temos 3 mol de moléculas de hidrogénio e cada molécula de hidrogénio (H₂), contém duas moles de átomos, por isso 3 · 2 = 6 mol de átomos.

Exemplo: Reacção de Obtenção do ferro a partir de Fe₂O₃ nos altos fornos.

Agora prestemos atenção à segunda tabela acima. Na quinta linha (massa) por exemplo, no caso do ferro (Fe) a equação da reacção mostra que temos 2 mol de Ferro por isso a sua massa molar foi multiplicada por 2 pois em 1 mol de Fe temos 56 g e neste caso são 2 mol, o que por um lado explica o motivo da multiplicação das massas molares de CO₂ e CO por 3.

No caso dos gases, a explicação é praticamente a mesma, nas CNTP vimos que 1 mol de gás ocupa 22,4 L. E observe na equação da reacção que temos o CO e CO₂ no estado gasoso e tivemos que multiplicar 22,4 por 3 pelo facto de termos 3 moles de cada um deles.

Note que não definimos o número de moléculas de Fe₂O₃ e Fe pois estas substâncias são iónica e metálica respectivamente pelo que não são constituídas por moléculas. Da mesma forma não foi definido o volume pelo facto destas substâncias não serem gases, note que encontram-se no estado sólido.

Assim, de modo geral temos o seguinte:

Tipos de estequiometria

Os principais tipos de cálculos estequiométricos que podemos encontrar são:

• Estequiometria geral semreacção química

• Estequiometria com reacção química

• Cálculos estequiométricos particulares

Passos para efectuar cálculos estequiométricos

Na realização de cálculos estequiométricos podemos seguir alguns passos básicos tais como:

• Escrever a equação da reacção e acertá-la;

• Estabelecer as proporções estequiométrica em mols mostrada pela equação;

• Identificar as substâncias envolvidas no problema;

• Estabelecer as proporções entre os dados retirados da equação e os dados fornecidos;

• Sempre que necessário efectuar a conversa solicitada;

• Realizar os cálculos necessários;

• Escrever a resposta

Por: Miguel Pascoal

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