Cálculos estequiométricos envolvendo número de partículas

Veremos neste texto como resolver questões em estequiometria em que a pergunta pede que o resultado seja dado em número de partículas (moléculas, íons, elétrons, fórmulas unitárias ou átomos), ou o contrário, em que o dado é expresso em número de partículas.

Assim como em todo cálculo estequiométrico, o primeiro ponto a ser feito é escrever a equação química devidamente balanceada e analisar a proporção estequiométrica, que é dada pelos coeficientes (números que aparecem antes de cada substância e espécie química que participa da reação). Esses coeficientes são os mesmos valores que os números de mol.

Depois é preciso relacionar o número de mol com o valor da constante de Avogadro. No texto Mol e Constante de Avogadro, mostrou-se que 1 mol representa um número – 6,022 . 10²³, que é o valor da constante de Avogadro.

Além disso, em muitos exercícios desse tipo, será preciso relacionar a massa das substâncias com o número de mol por meio da massa molecular ou massa atômica. Se tivermos uma massa em gramas numericamente igual à massa atômica, para qualquer elemento, existem 6,02 . 10²³ átomos. O mesmo vale para a massa molecular das substâncias.

Por exemplo, a massa molecular da água é 18 u, então, se tivermos 18 g de água, significa que temos exatamente 6,02 . 10²³ moléculas de H₂O.

Veja os exemplos abaixo para entender melhor como aplicar essas informações:

Exemplo 1: Qual a quantidade de moléculas de gás oxigênio necessária para fornecer 17,5 mol mol de água, H₂O, na queima completa do acetileno, C₂H₂?

Resolução:

Primeiro escrevemos a equação balanceada:

2 C₂H₂ + 5 O₂ → 4 CO₂ + 2 H₂O
                  ↓                       ↓
                5 mol               2 mol

5 mol------- 2mol
x------------ 17,5 mol
x = 43,75 mol de O₂

1 mol------- 6 . 10²³ moléculas
43,75 mol ------- x
x = 262,5 . 10²³ moléculas de O₂

Exemplo 2: (UFPE) Nas usinas siderúrgicas, a obtenção de ferro metálico a partir da hematita envolve a seguinte reação (não balanceada):

Fe₂O₃ + CO → Fe + CO ₂

Percebe-se desta reação que o CO₂ é liberado para atmosfera, podendo ter um impacto ambiental grave relacionado com o efeito estufa. Qual o número de moléculas de CO₂ liberadas na atmosfera, quando um mol de óxido de ferro (III) é consumido na reação? Considere: número de Avogadro igual a 6 . 10²³ mol^-1:

a) 6 x 10²³
b) 24 . 10²³
c)12 . 10²³
d)36 . 10²³
e)18 . 10²³

Resolução:

Equação balanceada:

1 Fe₂O₃ + 3 CO → 2 Fe + 3 CO ₂
      ↓                                    ↓
 1 mol                                3 mol

1 mol------- 6 . 10²³ moléculas
3 mol ------- x
x = 18 . 10²³ moléculas de CO₂

Alternativa “e”.

Exemplo 3: (UFF-RJ) Em relação à produção de fosfato de sódio por meio da reação do ácido fosfórico com um excesso de hidróxido de sódio, pede-se:

a) a equação balanceada para a reação.
b) a quantidade, em gramas, de fosfato de sódio produzido ao se utilizar 2,5 . 10²³ moléculas de ácido fosfórico . (Dado: Massas Molares em g/mol: Na=23, P=31 e O=16)

Resolução:

a) H₃PO₄ + 3 NaOH → Na₃PO₄ + 3 H₂O

b) Pela equação balanceada vemos que 1 mol de ácido fosfórico resulta em 1 mol de fosfato de sódio.

1 mol ----- 6,0 . 10²³
x----------- 2,5 . 10²³

x = 0,416 mol

- Calculando a massa molecular (MM) do fosfato de sódio:

MM = 3 . 23 + 1 . 31 + 4 . 16 = 164 g/mol

1 mol -------- 164 g
0,416 mol------y
y = 68,3 g de fosfato são produzidos.

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