Page 232 - CIÊNCIAS DA NATUREZA

A química, como uma ciência da natureza, utiliza procedimentos quan- titativos além daqueles qualitativos. Uma das relações mais fundamentais dessa ciência é a predição de massas de substâncias e volumes de soluções en- volvidas nas reações químicas. A evolu- ção dos procedimentos de síntese, prin- cipalmente na indústria, demanda que seja conhecida a quantidade formada de um produto ou, que se tenha, uma previsão. A análise do lado quantitativo de uma reação química é chamada de estequiometria.
Capítulo 12 - Estequiometria
3CO(g)+Fe2O3 (s) → 3CO2 (g)+2 Fe (s)
Analisando a equação, observa- -se que a proporção estabelecida pelos coeficientes estequiométricos entre o óxido de Ferro (III) e o ferro metálico é de 1:2. Essa proporção impele a seguin- te relação:
1 mol de Fe2O3 ------- 2 mol de Fe
A partir dessa relação, pode-se estabelecer o que se conhece como ra- zão molar, expressa acima em termos de proporção. Para resolver o proble- ma, podemos utilizar a razão molar da seguinte forma:
Substância desejada / Substância dada = 2 mol de Fe / 1 mol de Fe2O3 Quantidade de mol de Fe produzida = 1,75moldeFe2O3 x2moldeFe/1,75 mol de Fe2O3
= 3,5 mol de Fe
Para entender melhor como fun- ciona, devemos observar que as quanti- dades molares do Fe2O3 se cancelam e, como resultado, temos a quantidade de Fe que se desejava descobrir.
Relações de Unidades
A base da estequiometria são as relações de proporção estabelecidas nas Leis Ponderais. Entretanto, um dos maiores desafios em aplicar essas rela- ções são as unidades disponibilizadas em determinada situação-problema. Ao se falar sobre Teoria Atômico-Molecu- lar, muito foi discutido sobre o mol:
1 mol ------- 6,02x1023 unidades
E, graças às proposições de Avo- gadro, entende-se que o mol é uma uni- dade química que representa 6,02x1023 entendidas de qualquer espécie. Ao pensarmos no mundo microscópico, é fácil compreender a necessidade de uma unidade que sintetizasse um va- lor tão grande quanto o expresso pelo número de Avogadro. Porém essa não é a única relação de unidade necessária na estequiometria. Uma vez que o mol indica uma quantidade de unidades de determinada espécie química, pode-se imaginar que essa espécie tenha uma massa específica para cada unidade que a caracteriza. Dessa forma, se pensar- mos no gás carbônico (CO2), podemos fazer as seguintes inferências:
A estequiometria das reações é balizada pela equação que representa a equação química em sua forma balan- ceada. Tomemos como exemplo a rea- ção de síntese da água:
2H2 (g)+O2 (g)→ 2H2O(l)
O coeficiente estequiométrico (número à frente da substância repre- sentada na equação) indica a quanti- dade relativa (número de mol) de uma substância que reage ou que é produzi- da. Os coeficientes estequiométricos da síntese da água nos dizem que, quando 2moldeH2reagemcom1moldeO2, são produzidos 2 mol de H2O. Podemos expressar a relação estequiométrica da seguinte forma:
2molH2 → 1moldeO2 2moldeH2 → 2moldeH2O
PREDIÇÕES MOL A MOL
Uma das aplicações mais im- portantes da estequiometria é a pre- dição da quantidade de produto que pode vir a ser formada em uma reação. Nesse caso, é necessário lembrar que a equação química balanceada para uma determinada reação estabelece a razão molar, que é o fator utilizado para con- verter a quantidade de uma substância, de maneira proporcional, na quantida- de de outra.
Na oxidação do monóxido de carbono durante a produção de ferro metálico é possível prever a quantida- de de ferro metálico formado quando se utilizou 1,75 mol de óxido de ferro (III) e, para isso, temos a seguinte equação para a reação:
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