Cálculos que indicam a quantidade de produtos e reagentes existente em uma reação química
Os cálculos estequiométricos estão representados na estequiometria e através deles é possível medir a quantidade de produtos e reagentes existentes em uma reação química. Eles são usados porque nas reações químicas as substâncias envolvidas reagem, originando produtos com proporções específicas. Logo, a partir dos cálculos estequiométricos é possível calcular a quantidade de produto que será gerada ou o rendimento da reação.
Os cálculos são realizados com o apoio de equações químicas correspondentes e com base nas Leis Ponderais, que são a Lei de Lavoisier e a Lei de Proust.
Antoine Laurent Lavoisier, químico e criador da Lei de Lavoisier (Foto: Wikipedia)
Aprenda a fazer os cálculos estequiométricos
Antes de fazer um cálculo estequiométrico é preciso aprender que, para a resolução de equações químicas, usa-se o constante de avogrado, também chamado de unidade de medida mol, onde 1 mol corresponde a 6, 02.10²³.
Dentro da química, essa unidade é usada para calcular a quantidade de matéria e descrever átomos, elétrons, moléculas e íons. Agora que você está ciente desse conceito é hora de aprender como resolver uma questão envolvendo cálculos estequiométricos.
Passo a Passo
1- Escreva a equação química com todas as substâncias envolvidas;
2- Balanceie a reação química, ajustando os coeficientes de acordo com as Leis de reação (Leis Ponderais) para que reagentes e produtos tenham a mesma quantidade de átomos;
3- Escreva os valores das substâncias, seguindo o que pede o enunciado da questão;
4- Indique a relação existente entre os números de mols, massa e volume;
5- Estabeleça uma regra de três simples para calcular os valores pedidos em questão.
Aplicação
Veja a aplicação dos cálculos estequiométricos no exemplo a seguir:
Informe o número de mols de moléculas de O₂ necessário para reagir com 5 mols de átomos de ferro?
Passo 1 – Escrever a equação química:
Fe + O₂ --> Fe₂O₃
Passo 2 - Balancear a reação química:
4 FE+3O₂ --> 2 Fe₂O₃
4 mol 3 mols 2 mols
Passo 3 - Realizar a regra de três simples:
4Fe 3o₂
4 mol- 3 mols
5 mols- X mols
X=3,75 mols de O₂
Para seguir esses passos corretamente é importante conhecer as fórmulas de substâncias envolvidas no processo químico. Das fórmulas existentes, as principais são:
Fórmula percentual: indica a quantidade (em massa) exata de cada elemento químico que constitui a substância;
Fórmula molecular: indica o número correto de átomos presente em cada elemento da molécula;
Fórmula mínima ou empírica: indica em menor proporção a quantidade átomos presente na substância.
Além dessas fórmulas, é válido entender o conceito de dois termos que podem aparecer nas questões envolvendo cálculos estequiométricos. São eles:
Rendimento: sempre que uma reação atingir o rendimento total significa que a quantidade prevista em cálculos foi obtida, mas, na prática, nem sempre isso acontece devido aos resíduos que se formam nas reações.
Mas, se através dos cálculos efetuados for possível identificar que uma reação formaria, em condições especiais, 180 gramas, mas houve um rendimento de 50% na prática aí vele considerar apenas 90 gramas do produto.
Pureza: refere-se a quantidade de reagente necessária para reagir e formar um produto. Exemplo: se um em enunciado diz que a massa de um reagente corresponde a 100 g, sabendo que 90% puro, vale considerar apenas 90 g dessa substância, visto que o resto é impureza.
Estequiometria e as Leis Ponderais
A estequiometria analisa a quantidade de reagentes e produtos existente em uma reação química, onde essas substâncias são medidas através dos cálculos estequiométricos.
As Leis Ponderais, por sua vez, servem de base para os coeficientes das equações químicas formadas nos cálculos. Também chamadas de Leis das Reações, elas estão relacionadas com as massas dos elementos químicos presentes nas reações.
Dessa forma, as Leis Ponderais são: a Lei de Lavoisier, em homenagem ao químico que a criou, Antoine Laurent Lavoisier (1743-1794), e a Lei de Proust, em homenagem ao químico Joseph Louis Proust (1754-1826).
Lei de Proust
A Lei de Proust ou Lei das Proporções Constantes diz que as massas de dois ou mais elementos que se unem para formar substâncias preservam a mesma proporção entre si. Essa lei está fundamentada na seguinte frase:
Uma determinada substância composta é formada por substâncias mais simples, unidas sempre na mesma proporção em massa.
Lei de Lavoisier
A Lei de Lavoisier ou Lei de Conservação das Massas afirma o seguinte:
Na natureza nada se cria, nada se forma, tudo se transforma.
Essa frase foi dita pelo criador da lei, o químico francês Antoine Laurent Lavoisier, que realizou várias experiências até chegar a essa conclusão. Em um de seus experimentos, ele percebeu que a soma das massas dos reagentes é igual à soma total dos produtos. A observação afirma o que está na frase, pois mostra que as substâncias químicas não se perdem ao reagirem, elas apenas se transformam.