Balanceamento de equações

Prof. Edson Nossol

Iniciação à Química II

•Equações químicas

• Lavoisier: a massa é conservada emuma reação química.

• Equações químicas: descrições de reações químicas.

• Duas partes de uma equação: reagentes e produtos:

P4(s) + 6Cl2→ 4PCl3(l)

1743 - 1794

•Equações químicas

1743 - 1794

Reagentes Produto

Estados físicos

•Equações químicas

Temperatura elevada

Temperatura real em que areação ocorre

Informações

adicionais sobre

as condições de temperatura

também podemestar presentes

•Equações químicas

A equação é balanceada alterrando

os coeficientes…

Como afirmamosque a equação

não estábalanceada?

… não se altera aequação…

… não se alteramas fórmulas.

não balanceada

balanceamento incorreto

balanceamento incorreto

balanceamento correto

•Equações químicas

• A equação química para a formação da água pode servisualizada como duas moléculas de hidrogênio reagindocom uma molécula de oxigênio para formar duas moléculasde água:

2H2 + O2 → 2H2O

•Equações químicas

Regras balanceamento:

✓ Observe os elementos que aparecem uma vez, e com igual número de átomos em cada lado, eles terão os mesmos coeficientes.

✓Observe os elementos que aparecem uma vez em cada lado, mas com número de átomos diferentes, efetue o balanceamento.

✓ Efetue o balanceamento dos elementos que aparecem em duas ou mais fórmulas do mesmo lado.

•Equações químicas

Exemplo 1: No laboratório pequenas quantidades de oxigêniogasoso podem ser obtidas por aquecimento de clorato de potássio(KClO3). Os produtos da reação são: oxigênio gasoso (O2) e cloretode potássio (KCl). Escreva a equação balanceada para esseprocesso.

•Equações químicas

Exemplo 1: No laboratório pequenas quantidades de oxigêniogasoso podem ser obtidas por aquecimento de clorato de potássio(KClO3). Os produtos da reação são: oxigênio gasoso (O2) e cloretode potássio (KCl). Escreva a equação balanceada para esseprocesso.

Exemplo 2 (combustão): Consideremos a combustão (ou seja, aqueima) do etano (C2H6), componente do gás natural, em oxigênio,uma reação que gera como produtos dióxido de carbono (CO2) eágua. Escreva a equação balanceada.

• Enriquecimento urânio

• Brasil: sexta maior reserva geológica de urânio no mundo.

• Bahia, Ceará, Paraná e Minas Gerais.

• Fabrica urânio enriquecido em escala industrial desde fevereiro de 2009

• UO2: 99,284% do isótopo 238U e apenas 0,711% 235U.

•Balanceamento de equações químicas

Exercício: Nos cilindros presentes no motor de um carro, ohidrocarboneto octano (C8H18), um dos diferentes componentesda gasolina, se mistura com o oxigênio do ar para formar dióxidode carbono e vapor de água. Escreva a equação balanceada paraessa reação.

•Relações de massa em reações químicas

Exemplo: Considere a reação abaixo entre o fósforo e o cloro paraprodução de PCl3(l) . Qual massa de Cl2 é necessária para reagircompletamente com 1,45 g de fósforo e qual a massa de PCl3 éproduzida?

P4(s) + Cl2(g) PCl3(l)

•Relações de massa em reações químicas

Exemplo: Considere a reação abaixo entre o fósforo e o cloro paraprodução de PCl3(l) . Qual massa de Cl2 é necessária para reagircompletamente com 1,45 g de fósforo e qual a massa de PCl3 éproduzida?

Exercício: A glicose reage com o oxigênio para formar CO2 e H2O.Qual é a massa de oxigênio necessária para reagir completamentecom 25,0 g de glicose? Quais são as massas de dióxido de carbonoe água formadas?

C6H12O6(s) + O2(g) CO2(g) + H2O(l)

•Relações de massa em reações químicas

Exemplo: Considere a reação abaixo entre o fósforo e o cloro paraprodução de PCl3(l) . Qual massa de Cl2 é necessária para reagircompletamente com 1,45 g de fósforo e qual a massa de PCl3 éproduzida?

Exercício: A glicose reage com o oxigênio para formar CO2 e H2O.Qual é a massa de oxigênio necessária para reagir completamentecom 25,0 g de glicose? Quais são as massas de dióxido de carbonoe água formadas?

O2(g) = 26,6 g CO2(g) = 36,6 g H2O(l) = 15,0 g

Reagentes limitantes e

rendimento da reação

Prof. Edson Nossol

Iniciação à Química II

Reagente limitante: sua quantia determina, ou limita, a quantia de

produto formado é consumido em primeiro lugar em uma reação

Reagente em excesso: presente em quantidade superior àquela

necessária para reagir com dada quantidade do reagente limitante

8 chassis 48 pneus 8 carros

16 pneusem excesso

Exemplo: Oxidação da amômia catalizada pela platina: produção de HNO3

NH3(g) + O2(g) → NO(g) + H2O(g)

Suponha que exatamente 750 g de NH3 sejam misturados com 750 g deO2. Quanto NO pode ser formado se a reação se completar? E quantodo reagente em excesso irá sobrar?

Exercício: O metanol, CH3OH, usado como combustível, pode ser produzido pela reação de monóxido de carbono com hidrogênio.

CO(g) + H2(g) → CH3OH(l)

Suponha que 356 g de CO sejam misturadas com 65 g de H2. (a) Qual éo reagente limitante? (b) Qual é a massa de metanol que pode serproduzida? (c) Qual é a massa de reagente em excesso que sobraquando todo o reagente limitante é consumido?

Exercício: A reação térmica que produz ferro metálico e óxido de alumínio a partir de uma mistura de alumínio em pó e óxido de ferro(III)é a seguinte:

Fe2O3(s) + Al(s) → Fe(s) + Al2O3(s)

Usa-se uma mistura de 50 g de cada um dos reagentes. (a) Qual éo reagente limitante? (b) Qual é a massa de ferro que pode serproduzida? (c) Qual é a massa de reagente em excesso que sobraquando todo o reagente limitante é consumido?

(a) Fe2O3 (b) 35,0 g (c) 33,1 g

Rendimentos teórico e percentual

produtoprincipal

subproduto

reagentes

dificuldade de separação

• A quantidade de produto prevista a partir da estequiometriaconsiderando os reagentes limitantes é chamada de rendimentoteórico.

• O rendimento percentual relaciona o rendimento real (aquantidade de material recuperada no laboratório) ao rendimentoteórico:

Rendimentos teórico e percentual

• Exemplo: O titânio é um metal forte e leve, resistente à corrosão, eé usado na construção de foguetes, aviões, motores a jato e arosde bicicletas. É preparado pela reação do cloreto de titânio(IV)com o magnésio fundido, entre 950 °C e 1150 °C:

Rendimentos teórico e percentual

TiCl4(g) + Mg(l) → Ti(s) + MgCl2(l)

Em uma certa operação industrial efetuou-se a reação de 3,54 x 107 gde TiCl4 com 1,13 X 107 g de Mg. (a) Determine o rendimento teóricopara obtenção de Ti. (b) Calcule a porcentagem de rendimento para ocaso de serem efetivamente obtidos 7,91 X 106 g de Ti.

• Exercício: O processo industrial de produção do vanádio metálicousado em ligas de aço baseia-se na reação do óxido de vanádio(V)com cálcio a altas temperaturas:

Rendimentos teórico e percentual

Ca + V2O5 → CaO + V

Em determinado processo 1,54 X 103 g de V2O5 reagem com 1,96 X 103

g de Ca. (a) Calcule o rendimento teórico para o produto V. (b) Calculea porcentagem de rendimento no caso de serem obtidos 803 g de V.

• Exemplo: Em altas temperaturas, o carbono reage com água paraproduzir uma mistura de monóxido de carbono, CO, e hidrogênioH2:

Reações sequenciais

C + H2O → CO + H2

O monóxido de carbono é então isolado do H2 e então usado paraseparar o níquel do cobalto para formação de um compostoorganometálico, o tetracarbonilníquel(0), Ni(CO)4:

∆

CO + Ni → Ni(CO)4

Qual a massa de Ni(CO)4 pode ser obtida através da geração de COutilizando 75,0 g de carbono? Assuma 100% rendimento.

• Exercício: Ácido fosfórico, H3PO4, é um composto muitoimportante usado na produção de fertilizantes. Ele também estápresente nos refrigerantes de cola. O H3PO4 pode ser preparadoatravés de um processo que envolve duas etapas:

Reações sequenciais

P4 + O2 → P4O10

Tendo um total de 272 g de fósforo para reagir com oxigênio emexcesso, temos a formação de pentóxido de fósforo, P4O10, comrendimento de 89,5%. Na reação envolvendo a segunda etapa, umrendimento de 96,8% de H3PO4 é alcançado. Qual a massa de H3PO4 éobtida?

P4O10 + H2O → H3PO4