A natureza das reações químicas

Estequiometria na Química Analítica

A estequiometria é a matemática da química. Começando com uma equação química balanceada, fazemos uso da natureza proporcional das reações químicas para calcular a quantidade de reagente necessária no início ou prever a quantidade de produto que será produzida.

Desde 2020 estamos em uma situação em que não sabemos quando as aulas presenciais irão começar, certamente iremos trabalhar na forma on-line por causa da Covid. A incerteza é muito grande de como serão as aulas, as atividades, as provas etc. Ao pensar que teremos aulas de química a distância bate um frio na barriga, pois todo mundo que conheço não fala muito bem dessa matéria.

Meus colegas começam a conversa sempre falando de um tal de estequiometria, um conteúdo que a todo momento tem que fazer contas. Caracas! Apareceu umas contas para fazer também. Aí vou a loucura, imagine fazer uma matéria a distância que pouco falam bem e ainda tem matemática. Não sei o que irei fazer nessa matéria.

Na primeira aula sobre estequiometria o professor de forma on-line me pergunta o que aconteceria se eu misturasse 1 caixa de leite condensado + 2 caixas de creme de leite + 1 pacote de gelatina em pó sem sabor e oito colheres de chocolate em pó. Se ele seguiu a receita certa ele acabou de fazer uma mousse de chocolate.

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O professor ficou calado por um tempo e de repente ele me dá os parabéns e me diz: , você acabou de fazer seu primeiro exercício no que os químicos chamam de estequiometria. Este termo foi cunhado na década de 1790 pelo químico Jeremias Benjain Richter, que ficou fascinado pela matemática proporcional da combinação de produtos químicos, convencido de que ela continha pistas sobre a natureza da matéria.

Dalton se valeu dessa matemática para conceber sua teoria atômica inicial. As primeiras ideias da matéria. As primeiras ideias sobre a matéria: De Demócrito a Dalton e Richter combinavam as palavras gregas stoicheion, que significa “Elemento” e metron, que significa “medida”. Em outras palavras, a estequiometria é uma forma de medir a quantidade de cada reagente combinando em uma reação química.

Estequiometria pode parecer uma palavra complicada, mas é um conceito bastante simples quando você o aplica a reações químicas: as proporções expressas em uma equação química (os coeficientes) podem ser usadas para prever quanto produto será produzido a partir de uma determinada medida de reagentes.

A estequiometria prevê a quantidade de produto produzido. Por exemplo, usamos a estequiometria para prever quanto de produto obteremos com a quantidade de cada reagente que temos.

Estequiometria do mundo real

Usando o mesmo conceito de razões molares conforme explicado acima, a estequiometria é usada para descobrir quanto reagente é necessário para fazer uma quantidade desejada de produto em um laboratório ou em uma indústria química. Um importante exemplo industrial é a produção de fertilizantes à base de nitrogênio, que fornece nutrientes importantes para o solo e permite que os agricultores modernos cultivem mais alimentos por acre.

Por séculos, os fazendeiros entenderam a importância de adicionar nutrientes ao solo em que cultivam, mas antes de 1900 eles estavam limitados a usar estrume animal ou depósitos minerais caros e naturais como fertilizantes. Na década de 1840, o químico alemão Justus von Liebig identificou o nitrogênio como ingrediente chave do fertilizante. No entanto, apesar da abundância de nitrogênio na atmosfera, não havia uma maneira fácil de converter o nitrogênio em uma forma que pudesse ser absorvida pelas plantas.

Tudo isso mudou no início de 1900, quando o químico alemão Fritz Haber inventou um processo químico para converter nitrogênio em amônia (NH3), o composto que costuma dar aos limpadores domésticos seu cheiro característico e que as plantas podem usar como fonte de nitrogênio. Seu método inicial era econômico apenas em pequena escala, então Haber trabalhou com um colega alemão, Carl Bosch, para adaptar esse processo ao trabalho em escala industrial.

O processo Haber-Bosch é algumas vezes referido como uma das invenções mais significativas do século 20, e levou Haber a ganhar o Prêmio Nobel em Química em 1918. Em sua forma de equação, o processo Haber-Bosch é relativamente simples:

N2 + 3H2 → 2NH3

A capacidade de realizar essa reação simples em grande escala teve consequências históricas importantes. A amônia barata forneceu uma avenida para fertilizantes baratos amplamente disponíveis, o que criou um boom na agricultura (e um aumento associado na população) no século XX. E indiretamente prolongou a Primeira Guerra Mundial ao fornecer à Alemanha uma fonte barata do nitrogênio necessário para fazer pólvora.

Alguns cientistas questionaram mais recentemente se a Haber-Bosch processo é uma prática sustentável, dado o impacto ambiental da agricultura e uma crescente população, bem como o fato de que considerável de energia é necessária para gerar o hidrogênio do gás.

 

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