Cálculos Estequiométricos

A palavra estequiometria vem do grego stoicheia, que significa “parte mais simples” ou “elemento”, e de metreim, que é “medida”. Assim, quando se calcula as quantidades das substâncias envolvidas numa reação química (reagentes e produtos), denominamos esses cálculos como sendo estequiométricos.

O cálculo estequiométrico é usado justamente para se determinar a quantidade de reagentes que se deve utilizar numa reação e a quantidade de produtos que serão obtidos. Isso é muito importante principalmente em laboratórios e em indústrias, onde é necessário conseguir um maior rendimento possível das reações.

Basicamente, para se resolver um cálculo estequiométrico, é preciso seguir as três regras fundamentais abaixo:

No entanto, para seguir esse processo corretamente, primeiro é necessário conhecer as fórmulas das substâncias que participam do processo químico. Entre as fórmulas existentes, temos:

• Fórmula Molecular: Indica o número real de átomos de cada elemento na molécula. Por exemplo, a fórmula molecular do metano é CH₄, indicando que, numa molécula de metano, um carbono está ligado a quatro átomos de hidrogênio.
• Fórmula percentual: Indica a porcentagem, em massa, de cada elemento químico que constitui a substância. Por exemplo, no caso do metano (CH₄), o carbono possui massa atômica igual a 12, e cada um dos quatro hidrogênios possui massa atômica igual a 1, resultando em uma massa molecular igual a 16 (12 + 4). Se 16 corresponde a 100% da molécula, então temos que o carbono constitui 75% em massa (12) e o hidrogênio constitui 25% em massa (4). Assim, a fórmula percentual do metano é: C_75%H_25%.
• Fórmula mínima ou empírica: Indica a menor proporção, em números inteiros de mol, dos átomos dos elementos constituintes da substância. Por exemplo, a fórmula molecular do metano é igual a sua fórmula mínima (CH₄), pois essa é a menor proporção possível entre esses elementos.

Além de saber as fórmulas, é preciso também saber representar as reações por meio de equações químicas e balanceá-las corretamente, pois é a partir daí que serão analisadas as proporções dos elementos e das substâncias para a realização dos cálculos. Você pode aprender esses conteúdos consultando os textos abaixo:

• Balanceamento de equações

• Equações químicas

Os coeficientes das equações químicas se baseiam nas leis ponderais e nas leis volumétricas.

• Leis Ponderais: São as leis que relacionam as massas dos participantes de uma reação;

Incluem a Lei das Proporções Constantes de Proust que diz que a proporção em massa das substâncias que participam de uma reação e das que são produzidas é sempre constante; e a Lei de conservação da massa (Lei de Lavoisier)que nos mostra que, num sistema fechado, a massa total dos reagentes sempre será igual à massa total dos produtos.

• Leis volumétricas: São as leis que relacionam os volumes dos participantes de uma reação.

Entre elas, a mais importante é a lei volumétrica de Gay-Lussac, que diz que se a pressão e a temperatura não mudarem, os volumes dos gases participantes de uma reação têm entre si uma relação de números inteiros e pequenos.

É importante também saber alguns dados fixos, como os mostrados abaixo:

Os cálculos estequiométricos podem relacionar as substâncias em:

-Quantidade de matéria (mol);

-Números de partículas, moléculas ou fórmulas unitárias;

-Massas;

-Volumes de gases.

Observe um exemplo de cálculo estequiométrico em que se relacionam as substâncias envolvidas numa reação química em quantidade de matéria e número de moléculas:

Exemplo: 5 mol de álcool etílico (C₂H₆O) entram em combustão, reagindo com o oxigênio (O₂). Calcule quantas moléculas de O₂ serão consumidas nessa reação.

Resolução:

Equação química balanceada: 1 C₂H₆O_(l) + 3 O_2(g) → 2 CO₂ + 3 H₂O_(v)
                                                       ↓             ↓               ↓             ↓
Proporção estequiométrica:          1 mol      3 mol         2 mol   3 mol

1 mol de C₂H₆O_(l) -------- 3 mol de O_2(g)
5 mol de C₂H₆O_(l) -------- x

x = 15 mol de O_2(g)

Agora, basta passar o valor em mol (quantidade de matéria) para número de moléculas, por meio da constante de Avogadro:

1 mol   --- 6,0 . 10²³ moléculas
15 mol --- x
x = 90 . 10²³  = 9,0 . 10²⁴ moléculas de O₂.

Aproveite para conferir nossas videoaulas sobre o assunto: