Imagine a seguinte situação: você contrata uma empresa para dedetizar o escritório onde trabalha. Para a sua surpresa, na manhã seguinte ao processo, você vai trabalhar e até as folhagens da sala morreram. Possivelmente a quantidade de produtos químicos utilizados foi maior que o necessário. Portanto, a proporção de inseticida não foi adequada. Para este e outros tantos exemplos, é necessário analisar a proporção entre os componentes envolvidos em um processo químico.


Descuido na quantidade de produtos químicos.

Na química, os cálculos estequiométricos procuram estabelecer a quantidade das substâncias que reagem ou que são produzidas em uma reação química. Pode-se afirmar que estes cálculos são uma consequência das leis ponderais e volumétricas e, também, do conceito de mol.


Os cálculos estequiométricos

Sabe-se que uma reação química apresenta uma relação proporcional entre os reagentes e os produtos envolvidos, portanto, ao se conhecer esta proporção, é possível avaliar a quantidade de uma ou mais substâncias desconhecidas em uma das etapas do processo. Observe o exemplo:

Equação química 2 Mg       +        O2         →       2 MgO

Proporção em mol 2 mol               1 mol                2 mols

Proporção em massa 48g              32g                 80g

Proporção em número de 12,04.1023       6,02.1023           12,04.1023
Partículas                                                 átomos           moléculas            moléculas

Você pode afirmar que a proporção desta equação é de 2 : 1 : 2, pois, ao verificar a equação química, verás os coeficientes 2 para o magnésio, 1 para o oxigênio e 2 para o óxido de magnésio. Sabendo que a quantidade de oxigênio envolvida no processo é 64 g, evidentemente a de magnésio será 96 g e de óxido de magnésio 160 g. A proporção entre as substâncias químicas é a mesma, independente da unidade de medida utilizada.

Acompanhe a resolução dos exemplos a seguir:

1) As máquinas fotográficas tradicionais utilizam uma lâmpada de flash para emitir luz no momento da fotografia, produzindo 4 g de óxido de magnésio. Qual a massa de magnésio envolvida no processo?

2 Mg    +    O2 → 2 MgO

a) Você precisa encontrar a proporção da equação:

2  :   1   :    2

b) Relacionar os valores das massas atômica (Mg) e moleculares (MgO):

MA Mg = 24g                                               MM MgO = 24 + 16 = 40g

c) Montar a regra de três partindo da equação química:

2 Mg    +    O2 → 2 MgO
2 . 24  ------------  2 . 40
  48g  -------------   80g
    X    ---------------  4g

d) Estruturar os cálculos através de regra de três:

48 . 4 = 80 . X
196   =   80 X
196 / 80 = X              X = 2,4 g de magnésio.


Lâmpada de flash com magnésio.

2) Encontrar o número de mols de magnésio envolvidos no processo.

2 Mg    +    O2 →    2 MgO
2 mols  ------------    2 . 40
2 mols   -------------    80g
    X      -------------     4g

2 . 4 =  80 . X
8g   =   80 X
  8 / 80 = X                 X = 0,1mols de magnésio.

Nos exemplos que envolvem medidas em volume, é necessário utilizar a lei dos gases perfeitos, bem como o Volume Molar nas chamadas condições normais de temperatura e pressão (CNTP), que é de 22,4 l (nas condições de temperatura e pressão: a pressão é P = 1 atm; a temperatura T = 273 K, ou 0º C). Isto significa que qualquer gás ocupa, nas C.N.T.P., um Volume = 22,4l. Exemplificando com alguns gases:


Relação entre a molécula gasosa, sua massa molecular e o volume ocupado.

3) Encontrar o volume de gás oxigênio envolvido no processo.

2 Mg    +    O2       →      2 MgO
                 22,4 l  -----    2 . 40
                 22,4 l  -----    80g
                        X -----     4g
22,4 . 4 = 80 . X
896   =   80 X
896 / 80 = X              X =  11,2 litros de oxigênio.

Nos exemplos acima, foram relacionados massa versus massa, massa versus mols e massa versus volume de gás. Nestes exemplos, fica evidente a proporcionalidade nas diferentes relações. A seguir você encontrará outros exemplos.

1) O cromo metálico utilizado na produção de ácidos especiais, pode ser obtido pela reação de oxidação do Cr2O3 em alumínio, segundo a equação:

2 Al  +  Cr2O3 → Al2O3  +  2Cr

Supondo a reação total, qual a massa de cromo produzida pela reação com 5,4g de Al.

a) Procurar na tabela periódica os valores das massas atômicas utilizadas:

MA Al = 27 g             MA Cr = 52 g

b) Através da equação química, encontrar os valores da massa das substâncias envolvidas:

2 Al  + Cr2O3 → Al2O3 +  2Cr 
2 . 27  -----------------------   2 . 25
54g  -----------------------     104g
5,4g ------------------------      X


Cromo metálico utilizado na produção de ácidos.

c) Resolver a regra de três:    54 . X  =  5,4 . 104
54 X  =  561,6
X = 561,6 / 54
X = 10,4g de cromo


2)
O papel sulfite é assim chamado por que no processo da sua clarificação emprega-se sulfito de sódio. Quando este sal reage com ácido clorídrico, tem-se a equação não-balanceada:

Na2SO3   +  2 HCl  →  NaCl  +  H2O  + SO2

Supondo que 2,24 l de gás sulfuroso é liberado, qual a massa de NaCl?


Usos para o papel sulfite.

a) Calcular os valores das massas moleculares envolvidas:

MM NaCl = 1 . 23 + 1. 35,5 = 58,5g
MM SO2 = 1 . 32 + 2 . 16 = 64 g → 1 . 22,4 l = 22,4 l

b) relacionar os valores com a equação química:

Na2SO3   +  HCl  →     NaCl  +  H2O  + SO2
58,5g --------------  22,4 l
X        --------------  2,24 l

c) Resolver a regra de três: 22,4 . X = 58,5 . 2,24

22,4 . X = 131,04
X = 131,04 / 22,4
X = 5,85 g de sódio


Processo de fabricação do papel.

3) Os catalisadores dos automóveis são utilizados com o objetivo de diminuir a emissão de gases poluentes produzidos pela queima da gasolina nos motores automotivos. Uma das transformações é a conversão do CO em CO2, como a reação química: CO  +  ½ O2 →  CO2. Como você faria para descobrir qual o volume de gás carbônico produzido por 980 l de oxigênio?


O catalisador automotivo é aliado no combate da poluição atmosférica.

a) Vamos descobrir a proporção da equação química:

CO      +   ½ O2       →        CO2
22,4 l       11,2 l   --------   22,4 l

b) Vamos relacionar os dados fornecidos pela atividade:

CO    +  ½ O2     →     CO2
            11,2 l --------   22,4 l
             980 l --------      x

c) Vamos resolver a regra de três:

11,2 . X = 980 . 22,4
X    = 21953 / 11,2
X    =   1960 l de gás carbônico foram liberados.

Os catalisadores automotivos são importantes na promoção de uma melhor qualidade do ar atmosférico, visto que este mecanismo, quando colocado junto ao motor dos automotivos, é eficiente. Assista a um vídeo reportagem sobre o assunto!


Catalisadores automotivos.

4) A atividade física influencia a capacidade respiratória de qualquer pessoa, por isso, além de outros benefícios já conhecidos, os exercícios também ajudam o sistema respiratório. Estima-se que um indivíduo adulto sedentário, ao respirar, libera em média cerca de 0,90 mol de gás carbônico por hora. A massa de CO2 pode ser calculada, medindo-se a quantidade de BaSO3 (s) produzida pela equação:

Ba(OH)2 (aq) +  CO2 (g) →  BaCO3(s) +  H2O(l)


Atividade física e a melhora na respiração humana.

Qual seria o número de moléculas de carbonato de bário (BaCO3) formada no período de duas horas?

a) Relacionar as quantidades seguindo a equação química:

Ba(OH)2 (aq) +  CO2 (g) →  BaCO3(s) +  H2O(l)
                        1 mol ----- 1 mol
                        1 mol ----- 6,02x1023

b) Utilizar os valores fornecidos pelo problema e resolver a regra de três:
Ba(OH)2 (aq) +  CO2 (g) →  BaCO3 (s) +  H2O (l)

1 mol   ----- 6,02x1023                           1 . X = 0,9 . 6,02x1023
0,9 mol  -----       X                                      X = 5,42 x1023 moléculas de carbonato de bário

c) Relacionar a quantidade de carbonato de bário com o tempo, por uma regra de três:

           1 hora --------------- 5,42 x1023 moléculas de carbonato de bário
           2 horas -------------              X

1.X = 2 .  5,42 x1023
X = 10,84 x1023 moléculas de BaCO3.

Não esqueça de olhar no material de Biologia informações sobre a respiração humana.


Respiração humana.

5) O uso de armas químicas tem como objetivo promover a destruição em massa, prática atualmente condenada pela sociedade civil. Este tipo de armamento foi amplamente utilizado na Segunda Guerra Mundial e na Guerra do Vietnã. Entre os mais temidos agentes químicos estão o XV, com propriedades semelhantes ao do Sarim, porém, mais tóxico, e o gás mostarda, também letal. Por apresentar características semelhantes, como coloração e cheiro, a mostarda, o gás recebeu este nome. Ao reagir com a água, produz ácido clorídrico, irritando a pele, os olhos e o sistema respiratório.


Armas químicas: molécula do gás mostarda.