1.1. Aspetos quantitativos das reações químicas

• Reação Química


  Transformação de substâncias, como resultado do rearranjo dos seus átomos
• Equação Química


  Representação de uma reação química
• Regras de escrita das equações químicas

  • Ambos os membros da equação química são separados por seta(s) (→ ou )
  • Indica-se o estado físico de cada substância: gasoso (g), sólido (s), líquido (ℓ) ou aquoso (aq)

  
• Lei de Lavoisier: o n.º de átomos de cada elemento mantém-se durante a reação, a massa total conserva-se
• Acerto de Equações Químicas


  Colocação de coeficientes estequiométricos antes de cada uma das fórmulas químicas
• Quando se acerta uma equação química, nunca se modificam as fórmulas químicas, não se podem alterar os índices dos elementos químicos
• Coeficientes Estequiométricos


  Indicam a quantidade de cada substância, como uma receita de pastelaria
• Método Algébrico de Acerto de Equações Químicas


  1. Preceder as fórmulas químicas com as letras "a", "b", "c"...

  2. Estabelecer equações para cada elemento

  3. Atribuir um valor aleatório a uma das incógnitas
• Exemplos de Acerto de Equações Químicas

  • O2 (g) + H2 (g) → H2O (g)
  • O2 (g) + 2 H2 (g) → 2 H2O (g)
  • N2 (g) + H2 (g) → NH3 (g)
  • N2 (g) + 3 H2 (g) → 2 NH3 (g)
  • C2H2 (g) + O2 (g) → CO2 (g) + H2O (g)
  • 2 C2H2 (g) + 5 O2 (g) → 4 CO2 (g) + 2 H2O (g)
• Cálculos Estequiométricos


  Cálculos de proporções de combinação entre reagentes e de formação de produtos da reação, usando as equações químicas

  
• Grandezas que podem ser previstas com cálculos estequiométricos


  • Quantidade de matéria ou moles (n)
  • Número de entidades, átomos ou moléculas (N)
  • Volume de um gás (V)
  • Massa (m)
  • Concentração (c)
• Quantidade de Matéria (n)

  Número de partículas, unidade SI é a mole (mol), 1 mol = 6,02 × 10^23 entidades
• Massa Molar (M)


  Massa, em gramas, de cada mole (mol), unidade g.mol-1, obtida da Tabela Periódica
• Volume Molar de um Gás (Vm)


  Volume ocupado por uma mole desse gás em certas condições de pressão e temperatura, em condições PTN é 22,4 dm3.mol-1
• Os coeficientes estequiométricos indicam a proporção em moles em que as espécies químicas reagem e se formam
• Reagente Limitante


  Reagente que se encontra em menor proporção e se esgotará se a reação for completa
• O reagente limitante não é necessariamente o que tem menor quantidade, mas sim o que está em menor proporção
• Determinação do Reagente Limitante

  Dividir o número de moles de cada reagente pelo seu coeficiente estequiométrico, o resultado com menor valor é o reagente limitante
• Grau de Pureza


  Cálculos estequiométricos só podem ser feitos com moles puras dos reagentes, as impurezas não reagem
• Existem diferentes graus de pureza, a escolha depende do fim a que se destinam e do custo
• Reagente limitante


  O reagente que irá condicionar a quantidade de produto, não necessariamente o que tem menor quantidade, mas sim o que está em menor proporção
• Determinar o reagente limitante


  1. Dividir o número de moles de cada reagente pelo seu coeficiente estequiométrico

  2. O resultado desta divisão que apresentar o menor valor será o reagente limitante (usado para cálc. estequiométricos)
• Os cálculos estequiométricos só podem ser feitos com moles puras do(s) reagente(s) (as impurezas não reagem)
• Grau de pureza


  A escolha do grau de pureza dos reagentes depende do fim a que se destinam e do custo
• Nem sempre o reagente limitante é totalmente consumido, existem reações incompletas
• Rendimento de uma reação


  Percentagem da quantidade de produto obtida em relação à quantidade prevista
• Fatores que afetam o rendimento de uma reação: perdas físicas, perdas químicas, erros, reações incompletas
• Calcular o rendimento de uma reação


  Dividir a quantidade de produto obtida pela quantidade prevista e multiplicar por 100
• O rendimento de uma reação não considera a sustentabilidade, ignorando o problema dos resíduos/desperdícios
• Economia atómica


  Mede o grau de incorporação dos átomos dos reagentes no produto desejado
• Calcular a economia atómica teórica

  Dividir a massa molar do produto desejado pela soma das massas molares dos reagentes multiplicada pelos seus coeficientes estequiométricos e multiplicar por 100
• Além da economia atómica, outros fatores devem ser considerados na escolha do método mais "verde": preço das matérias-primas, reutilização dos produtos, energia necessária, perigosidade do processo