Estequiometria de reação

Uma equação química balanceada fornece muitas informações em um formato muito sucinto. As fórmulas químicas fornecem as identidades dos reagentes e produtos envolvidos na mudança química, permitindo a classificação da reação. Os coeficientes fornecem os números relativos dessas espécies químicas, permitindo uma avaliação quantitativa das relações entre as quantidades de substâncias consumidas e produzidas pela reação. 

A estequiometria de uma reação ajuda a prever quanto do reagente é necessário para produzir a quantidade desejada de produto ou, em alguns casos, quanto produto será formado a partir de uma quantidade específica do reagente. 

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Coeficientes Estequiométricos

Os coeficientes de uma equação química representam o número de mols de cada substância. Por exemplo, considere a reação do gás nitrogênio com o gás hidrogênio para produzir amônia. A estequiometria indica que um mol de nitrogênio e três moles de hidrogênio reagem para produzir dois moles de amônia:

N2 + 3H2 → 2NH3

Uma vez que um mol contém o número de moléculas de Avogadro, o número relativo de moléculas é igual ao número relativo de mols. Uma forma alternativa de ler a equação é “uma molécula de nitrogênio e três moléculas de hidrogênio reagem para produzir duas moléculas de amônia”.

Fatores Estequiométricos 

Equações químicas balanceadas são usadas para determinar a quantidade de um reagente necessária para reagir com uma determinada quantidade de outro reagente ou para produzir uma determinada quantidade de produto e assim por diante. Os coeficientes na equação balanceada são usados ​​para derivar fatores estequiométricos que permitem o cálculo da quantidade desejada. Na reação de hidrogênio e nitrogênio, as moléculas de amônia são produzidas a partir de moléculas de hidrogênio na proporção de 2: 3. Isso significa que três moles de hidrogênio são estequiometricamente equivalentes a dois moles de amônia.

Com base nisso, os seguintes fatores estequiométricos são derivados:

3 mols de H2/2 mols de NH3 ou 2 mols de NH3/3 mols de H2

Didaticamente podemos expressa a reação de formação da amônia em

Por exemplo, digamos que você queira calcular quantos moles de amônia podem ser esperados da reação de 278 mol de gás N 2 .

Para resolver esse problema, você começa com sua quantidade conhecida, os 278 mol de nitrogênio que devem ser reagidos. Você multiplica essa quantidade pelo fator de conversão mol-mol que relaciona moles de nitrogênio a moles de amônia. Você escreve o fator de conversão de forma que mol NH3 fique no topo e mol N2 embaixo. Dessa forma, as unidades mol N2 se cancelam, deixando você com as unidades desejadas, mol NH3 . Os números que você coloca na frente das unidades para o fator de conversão vêm diretamente dos coeficientes na equação química balanceada.

Então, você espera 556 mol de amônia da reação.

Conversões de massa para massa

A conversão entre massas de substâncias com base na estequiometria requer o conhecimento das relações molares e massas molares. Por exemplo, para encontrar a massa de hidrogênio necessária para produzir 0,170 kg de amônia, primeiro, a massa molar de amônia é usada para converter a massa de amônia em quantidade de amônia (em mols). Então, o fator estequiométrico apropriado da equação balanceada converte a quantidade de amônia (em mols) para a quantidade de hidrogênio (em mols). Por último, a massa molar do hidrogênio converte a quantidade de hidrogênio (em mols) na massa de hidrogênio.

Eq4

Numerosas variações nas etapas computacionais iniciais e finais são possíveis, dependendo de quais quantidades particulares são fornecidas e procuradas (volumes, concentrações de solução e assim por diante). Independentemente dos detalhes, todos esses cálculos compartilham um componente essencial comum: o uso de fatores estequiométricos derivados de equações químicas balanceadas.

Fontes:

Dumies – How to Perform Mole-Mole Conversions from Balanced Equations Peter J. Mikulecky, Chris Hren

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