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Exemplo resolvido: cálculo de quantidades de reagentes e produtos

Uma equação química balanceada nos mostra as relações numéricas entre cada uma das espécies envolvidas na alteração química. Usando essas relações numéricas (chamadas de razões molares), podemos fazer a conversão entre quantidades de reagentes e produtos para uma determinada reação química. Versão original criada por Sal Khan.

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Transcrição de vídeo

RKA4JL - Alô, alô, moçada! Tudo bem com vocês? Vamos continuar nossas aulas de química hoje trabalhando com um exemplo prático. Veja o enunciado: A glicose C₆H₁₂O₆ reage com o oxigênio para produzir dióxido de carbono e água. Qual é a massa de oxigênio, em gramas, necessária para a reação completa de 25 g de glicose? Qual o total, em gramas, de massa de dióxido de carbono e água formada no final da reação? Vamos fazer naquele nosso método? Você pausa o vídeo um pouquinho e reflete sobre o que deve ser feito. Em seguida, nós faremos toda a reação juntos, não se preocupe. Tudo bem? Primeiro vamos ajeitar a reação química. Temos a glicose, C₆H₁₂O₆, que irá reagir quimicamente com o oxigênio em sua forma molecular O₂, o que resulta em dióxido de carbono e água. Agora, a próxima pergunta é: essa reação está balanceada? Há conservação de massa aqui? Pensemos em cada elemento dessa reação. Vamos começar pelos carbonos. Temos seis carbonos no lado esquerdo dessa relação. Quantos carbonos temos no lado direito? No momento apenas um, aqui, junto desta molécula de dióxido de carbono. Então, se quisermos que os carbonos sejam conservados, precisamos ter carbonos do lado direito também. Podemos colocar um 6 aqui e agora os carbonos estão equilibrados: seis nos reagentes e seis nos produtos. Agora vamos examinar os outros elementos. No lado esquerdo, tenho 12 hidrogênios no total. No lado direito, apenas dois. Então, se eu quiser deixar essa reação corretamente balanceada ou em equilíbrio, posso multiplicar a molécula de água. Em vez de apenas um aqui, eu poderia ter seis. Agora seriam 12 átomos de hidrogênio e, então, os carbonos e os hidrogênios estarão equilibrados. Por último, precisamos pensar nas moléculas de oxigênio na reação. À esquerda temos seis oxigênios aqui e outros dois oxigênios aqui, resultando em um total de oito oxigênios. À direita tenho 6 vezes 2, ou seja, 12, e mais outros seis oxigênios aqui, totalizando 18 oxigênios no produto. Então, eu tenho que aumentar o número de oxigênios do lado esquerdo, no lado dos reagentes. Se eu pudesse, de alguma forma, transformar isso em 12 oxigênios seria o ideal, vocês não acham? Então, a melhor maneira de transformar isso em 12 oxigênios é multiplicar isso por seis. Olhe só. Se eu colocar um seis bem aqui, acho que conseguimos equilibrar tudo. Eu tenho seis carbonos em ambos os lados, 12 hidrogênios em ambos os lados e 18 oxigênios em ambos os lados. Portanto, essa equação agora está totalmente balanceada. Agora nós precisamos ver uma tabela periódica dos elementos químicos. Precisamos conferir o carbono, o hidrogênio e o oxigênio. Vejamos o hidrogênio. A tabela periódica dos elementos nos fornece a massa atômica média do hidrogênio e também a massa molar, que é de 1,008. Portanto, é 1,008 grama por mol de hidrogênio. Agora, vejamos o carbono. O carbono é 12,01 gramas por mol de carbono. Por último, vamos conferir o oxigênio. O oxigênio equivale a 16,00 gramas por mol de oxigênio. Vamos utilizar essas informações para os próximos passos. Podemos usar essas informações para descobrir as massas molares de cada uma dessas moléculas. Por exemplo, a glicose bem aqui. Se estamos falando sobre C₆H₁₂O₆, quantos gramas terá um mol de glicose? São seis carbonos, 12 hidrogênios e seis oxigênios. Teremos que fazer algumas multiplicações. Então uma maneira seria pensar que fazendo 6 vezes isso, 12,01, mais (12 vezes 1,008) mais (6 vezes 16). Isso aqui vai resultar em gramas por mol e isso vai ser igual a vamos ver a... Vamos ver. Aqui dá 72,06 mais 12,096 mais (6 vezes 16), que dá 96. Claro, isso tudo aqui está em gramas por mol. Então vamos somar. 72 mais 12 são 84, mais 96, isso aqui vai ser igual a 180. Tenha a certeza de que você arredondou corretamente os valores após a vírgula. Aqui são 60 milésimos, aqui mais 96 milésimos, então são 156 milésimos de grama por mol. Então, quando for somar esses números, você deverá arredondar com precisão. Terminamos com a glicose e agora vamos pensar no oxigênio. Uma molécula de oxigênio molecular tem apenas dois átomos de oxigênio. Então vai ser duas vezes isso, ou seja, 32 gramas por mol. Beleza, agora vamos para o cálculo das moléculas lá nos produtos à direita. O dióxido de carbono são dois oxigênios e um carbono, então nos dois oxigênios nós temos 32, mais aqui deste carbono, 12,01, resultado em 44,01 gramas por mol. Por último nós temos a água, então H₂O. São dois hidrogênios, então são 2 vezes 1,008, resultando em 2,016 mais um oxigênio, que vale 16 gramas por mol. Portanto, 18,016 gramas por mol. Mas a gente pode arredondar isso na casa dos centésimos. Daria algo em torno de 18,02 gramas por mol. Belezinha, agora podemos pensar no próximo passo. Quantos mols de glicose temos em 25 gramas de glicose? Precisamos fazer uma transformações aqui. Acompanhe. Podemos multiplicar e dizer que isso é para cada mol 180,16 g. Façamos as equivalências. 25 gramas de glicose vezes (1 sobre 180,16 vezes mol por grama). Podemos cortar os gramas e sobrará apenas os mols de glicose. Isso tudo, então, será igual a 25 dividido por 180,16. Temos três algarismos significativos nessa divisão, portanto vou arredondar para 0,139 mol de glicose. Agora voltemos ao enunciado. A primeira pergunta feita é: "Quanta massa é necessária para fazer uma reação completa com a glicose?" Para cada mol de glicose precisamos de seis mols de oxigênio molecular. Então vamos multiplicar 0,139 por 6. Portanto, 0,833. Precisaremos, então, de 0,833 mol de oxigênio molecular para a reação. Multiplicamos isso vezes a massa molar do oxigênio molecular, ou seja, vezes 32 g por mol, que resulta em 26,7 gramas de oxigênio. Lembre-se sempre de verificar os algarismos significativos. E assim respondemos à primeira parte da pergunta. A próxima pergunta é: "Quanto de CO₂ é formado em gramas?" Lembre-se: para cada mol de glicose, precisávamos de seis mols de oxigênio molecular e produzimos seis mols de dióxido de carbono e produzimos ainda mais seis mols de água. Então, se pegarmos esse 0,833 mol e multiplicar isso vezes a massa molar do dióxido de carbono, que é 44,01 gramas por mol, isso vai ser aproximadamente igual a 36,7 gramas de dióxido de carbono. Mais uma vez, você pode ver que podemos cancelar algumas coisas para termos o resultado em gramas. Por fim, podemos fazer isso também com a água. 0,833 mol de água vezes sua massa molar, que é 18,02 gramas por mol de água, vão nos dar, aproximadamente, fico aqui com três algarismos significativos, ou seja, 15 gramas de água. Mais uma vez, estas unidades podem se cancelar para nos dar a unidade correta. Viu só? Tudo é uma questão de raciocínio. Primeiro verificamos se a equação está balanceada, depois anotamos as massas molares e fizemos as multiplicações e, por fim, fizemos os cálculos pedidos no enunciado, sempre nos atentando às casas após a vírgula para anotar corretamente os valores significativos. Bons estudos e até a próxima!