Reações químicas

Reações químicas

Equação química - representa uma reação química

LEI DE LAVOISIER

Reação de síntese do amoníaco

O nº total de átomos permanece constante

As proporções são fixas

Equações químicas: escrita e acerto

• escrever corretamente as fórmulas químicas dos reagentes (no 1º membro da equação) e dos produtos da reação (no 2º membro da equação)

• indica-se o estado físico de cada substância: gasoso (g), sólido (s), líquido (ℓ), ou em solução aquosa (aq);

• acerta-se a equação química, determinando os coeficientes estequiométricos – números que precedem cada fórmula química – para que a equação fique de acordo com a Lei de Lavoisier.

esquema químico que traduz a reação de combustão do gás propano, C₃H₈ é:

NOTAS

• Quando se acerta uma equação química, nunca se modificam as fórmulas já corretamente escritas, isto é, não se podem alterar os índices dos elementos químicos nas fórmulas químicas.

  
  

• Começa-se por acertar os átomos que aparecem apenas uma vez em cada um dos membros da equação. 

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Acerta o esquema químico

Conceitos fundamentais

• Lei de Lavoisier: o número total de átomos de cada elemento, bem como a massa total do sistema reacional, conserva-se durante a reação química

• Equação química: traduz uma reação química, evidenciando a proporção de combinação entre as substâncias envolvidas nessa reação, bem como os estados físicos dessas substâncias.

• Estequiometria de uma reação: relação entre as quantidades de reagentes e de produtos da reação, de acordo com a equação química correspondente.

Acerta os esquemas químicos seguintes

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Fórmulas Químicas dão informação

• qualitativa - tipo de elementos químicos,

• quantitativa-proporção em que se encontram :

• nº de partículas (átomos,. moléculas ou iões)

• nº de moles

• massa

• volume (se as substâncias estiverem no estado gasoso)

• 1 molécula de água contém 2 átomos de H e 1 átomo de O

• 1 mole de moléculas de água contém 2 moles de moléculas de H e 1 mole de moléculas de O

• 
  

  
  

• M(C₃H₈) = 44,09 g mol⁻¹; M(O₂) = 32,00 g mol−¹; M(CO₂) = 44,01 g mol⁻¹; M(H₂O) = 18,02 g mol⁻¹; V_m = 22,40 dm³ mol⁻¹.

• Cada 1 molécula de C₃H₈ pode reagir com 5 moléculas de O₂ originando 3 moléculas de CO₂ e 4 moléculas de H₂O.

  
  

• Cada 1 mol de C₃H₈ pode reagir com 5 mol de O₂ originando 3 mol de CO₂

  e 4 mol de H₂O.

• Cada 44,09 g de C₃H₈ pode reagir com 5 × 32,00 g de O₂ originando 3 × 44,01 = 132,0 g de CO₂ e 4 × 18,02 = 72,08 g de H₂O

• Cada 22,40 dm³ de C₃H₈ pode reagir com 5 × 22,40 dm³ de O₂ originando

  3 × 22,40 = 67,20 dm³ de CO₂ e 4 × 22,40 = 89,60 dm³ de H₂O

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Calcule, para a equação 

 $2C\left(s\right)\ +O_2\ \left(g\right)\ \rightarrow\ 2\ CO\ \left(g\right),$  o volume de CO, obtido nas condições PTN, quando se fazem reagir completamente 4,8 g de carbono (existente no carvão) com oxigénio gasoso.
(apresenta o valor com 3 a.s. e com unidade L)

Reagente limitante

REAGENTE LIMITANTE - vai condicionar a quantidade química de produtos da reação formados, bem como a dos outros reagentes (reagentes em excesso) que se irá gastar.

• Muitas vezes os reagentes não estão presentes nas quantidades e proporções molares previstas pela equação química

• Nestes casos, só um dos reagentes pode ser consumido totalmente – o que existe em menor quantidade relativa, ou seja, o que está em defeito em relação aos outros.

• Se fizermos reagir 3 moles de N₂ com 6 moles de hidrogénio, quantas moles de NH₃ se formam?

• Qual é o reagente limitante?

• Qual é o reagente em excesso?

• Quantas moles ficam por reagir do reagente em excesso?

Grau de pureza

• Os reagentes que se empregam numa determinada reação química podem vir acompanhados de quantidades assinaláveis de impurezas inertes para a reação em causa.

• Para a realização dos cálculos estequiométricos deve ter-se em conta a quantidade de reagente puro.

Conceitos fundamentais

• Reagente limitante: reagente que existe em menor quantidade relativa comparativamente aos outros. Condiciona a quantidade de produtos da reação formados e a quantidade que se irá consumir de reagentes em excesso.

• Grau de pureza de uma amostra, GP: relação entre a massa de substância a considerar e a massa total da amostra, expressa em percentagem.

• GP(%)=m_substância/m_amostra ×100

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Calcule a massa de sulfureto de zinco existente na amostra.

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Indique qual o reagente limitante.

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Determine a quantidade de reagente em excesso que não reagiu.

Rendimento de uma reação química

• Chamam-se reações completas aquelas que levam ao esgotamento dos reagentes, se estes se encontram em proporções estequiométricas, ou pelo menos ao esgotamento de um deles (o que estiver em defeito, ou seja, o reagente limitante).

• A quantidade de produto que se obtém a partir de uma dada quantidade de reagente é por norma inferior à prevista a partir da equação química correspondente.

• 
  

Rendimento de uma reação química

O rendimento, η, de uma reação química à razão entre a quantidade real de produto obtido e a quantidade teórica prevista pela equação química correspondente.

• As quantidades podem ser expressas em quantidade de substância, n, em massa ou em volume (no caso de substâncias gasosas), nas mesmas condições de pressão e de temperatura.

• A obtenção de um rendimento inferior a 100% corresponde à obtenção de uma menor quantidade de produtos da reação relativamente ao previsto.

Economia atómica percentual e química verde

• O rendimento da reação não considera a sustentabilidade, ignorando o problema dos resíduos/desperdícios – que incluem as impurezas e os reagentes não consumidos –, bem como os produtos da reação obtidos além do produto desejado.

• A preocupação dos químicos em reduzir os efeitos perversos dos processos químicos conduziu ao conceito de química verde, também conhecida como «química limpa».

Química Verde

A química verde tem o intuito de prevenir/reduzir a poluição causada pelos processos químicos. Visa desenvolver metodologias e/ou processos que usem e gerem menor quantidade de materiais, nomeadamente tóxicos e/ou inflamáveis.

EA

A economia atómica percentual, EA, é a razão entre a massa dos átomos dos reagentes incorporados no produto da reação desejado, m, e a massa total dos átomos dos reagentes, m’, expressa em percentagem.

EA= 71,6%_

71,6% de economia atómica: 28,4% da massa dos reagentes foi perdida como subproduto da reação de síntese do paracetamol.

Conceitos fundamentais

• Rendimento de uma reação química, η: relação entre a quantidade real do produto obtido e a quantidade prevista pela equação química, em percentagem.

•  $\eta=\frac{quantidade\ do\ produto\ obtida}{quantidade\ prevista\ pela\ equação\ química\ }\times100$  

• Economia atómica percentual, EA: relação entre a massa dos átomos dos reagentes incorporados no produto da reação desejado, m, e a massa total dos átomos dos reagentes, m’, expressa em percentagem.

•  $EA=\frac{m}{m`}\times100$  

• Química verde: conceito que visa o desenvolvimento de metodologias e/ou processos que usem e gerem menor quantidade de resíduos, tendo em conta a sustentabilidade do planeta.

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Determine o rendimento desta reação, sabendo que reagiram 1,6 kg de etanol e se obteve 1,5 kg de cloral.

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Qual é a economia atómica percentual na preparação do cloral?