Química Geral · Cálculo estequiométrico · Ensino Médio
A equação balanceada é uma receita, e ela é escrita em mols. Não fala em gramas, em litros nem em comprimidos. Por isso toda questão de estequiometria faz o mesmo caminho em três trechos: converter o dado para mol, atravessar a equação pelos coeficientes e converter o mol de volta para o que foi pedido. O que muda de uma questão para outra é só a porta de entrada e a de saída. A pureza corrige a entrada, e o rendimento corrige a saída.
01 · a ponte
Escolha a reação, diga o que o enunciado deu e o que ele pediu. A página acende o caminho no diagrama e escreve cada trecho com os números. Todas as calculadoras das seções seguintes são esta mesma, com algumas portas travadas. Ao lado do caminho pelo mol vem a regra de três, que é o mesmo cálculo escrito de outro jeito.
02 · balanceamento por tentativas
Balancear é garantir que cada átomo que entra também sai, porque a reação só troca as ligações de lugar (Lavoisier). Você só pode mexer nos coeficientes, os números na frente das fórmulas. Os índices, os números pequenos dentro da fórmula, dizem qual é a substância. Mude um índice e você está falando de outra substância. Use os botões e acompanhe a contagem de átomos.
Comece pelos metais, depois os ametais que não são C, H ou O, depois o carbono, o hidrogênio e, por último, o oxigênio. O oxigênio fica para o fim porque costuma aparecer em quase todas as substâncias, e ajustá-lo antes desarruma o resto. Uma boa regra complementar: comece por um elemento que aparece em uma substância só de cada lado. O botão de dica segue essa ordem.
Duas moléculas de água. Cada uma continua sendo H2O: dois H e um O. Contagem: 4 H e 2 O de cada lado.
Os átomos batem, mas H2O2 é peróxido de hidrogênio, a água oxigenada, que alveja cabelo. A equação “balanceada” descreve outra reação.
03 · método algébrico
Troque cada coeficiente por uma letra e escreva uma equação por elemento: átomos à esquerda = átomos à direita. Dê o valor 1 a uma das letras e resolva as equações que ficam com uma incógnita só. Se aparecer fração, multiplique tudo pelo denominador. O método funciona até em oxirredução e em equações iônicas, nas quais a carga entra como mais uma equação. Escolha um exemplo ou digite a sua equação.
04 · relação mol/mol
Na síntese da amônia, N2 + 3 H2 → 2 NH3, a equação diz: para cada 1 mol de N2, 3 mol de H2 e 2 mol de NH3. Vale para moléculas, dúzias ou mols, porque todos são contagens. O trecho do meio da ponte é só isso: multiplicar pela razão b/a entre o coeficiente do pedido e o do dado. Repare que a quantidade de matéria não se conserva: 4 mol de reagentes viram 2 mol de produto.
As portas de entrada e de saída estão travadas em mol. Só o trecho do meio trabalha.
05 · relação mol/massa
Um mol de qualquer substância tem 6,02 × 1023 entidades, e a massa desse mol, em gramas, é a massa molar M. Ela sai da fórmula: some a massa atômica de cada átomo, índices incluídos. Na página, nenhuma massa molar foi digitada: todas são calculadas a partir das massas atômicas. Digite qualquer fórmula para ver a conta.
Uma porta em mol, a outra em gramas. Use o botão ⇄ para inverter o sentido.
06 · relação massa/massa
Em 2 H2 + O2 → 2 H2O, a proporção é 2 : 1 em mol. Em massa, são 4 g de H2 para 32 g de O2, ou seja, 1 : 8. Quem leva os gramas direto pelos coeficientes erra por um fator que pode passar de 10. A tabela abaixo mostra a outra face da mesma reação: a soma das massas se conserva, a soma dos mols não.
As duas portas em gramas. O mol aparece no meio mesmo que o enunciado nunca fale nele.
07 · relação mol/volume
Para um gás, a porta de entrada e saída é o volume molar Vm, o volume ocupado por 1 mol. Pela equação de Clapeyron, Vm = RT/P, e ele é o mesmo para qualquer gás na mesma temperatura e pressão (no modelo de gás ideal). O famoso 22,4 L só vale a 0 °C e 1 atm. Numa sala a 25 °C, são 24,5 L. Escolha a condição: ela vale para todas as calculadoras da página.
Vm = R·T/P com R = 0,082057 atm·L·mol−1·K−1 e T em kelvin (T = θ + 273,15). Muitas provas usam 25 L/mol para 25 °C, um arredondamento de 24,5 L. Use o valor que o enunciado der. A conta com gás real, e por que ela se afasta deste valor em alta pressão, está na página Gases ideais e reais.
Uma porta em volume de gás, a outra à sua escolha. As substâncias que não são gasosas na condição da reação ficam sem a opção de volume.
08 · relação volume/volume
Se dado e pedido são gases na mesma temperatura e pressão, o Vm entra dividindo e sai multiplicando: ele se cancela. É a lei de Gay-Lussac (1808): os volumes de gases que reagem estão na razão dos coeficientes. 1 L de N2 reage com 3 L de H2 e forma 2 L de NH3, a 0 °C ou a 500 °C. Troque a condição acima e veja o resultado não mudar. Atenção: a regra só vale entre gases. A água de uma combustão a 25 °C é líquida e não entra na conta de volume.
09 · reagente limitante e em excesso
Quando o enunciado dá a quantidade de dois reagentes, quase nunca eles estão na proporção exata. A reação para quando um deles acaba: esse é o limitante, e é dele que se calcula o produto. O outro sobra, em excesso. Para achar o limitante, divida o número de mols de cada reagente pelo seu coeficiente: o menor quociente é o limitante. Não é o de menor massa, nem o de menos mols.
10 · pureza
Minério, calcário e soda comercial não são substâncias puras. Se a amostra tem 80% de CaCO3, só 80% da massa entra na ponte: o resto é impureza que não participa da reação. A correção é feita antes de converter para mol. No sentido inverso, quando se pede a massa de amostra, a pureza divide, porque é preciso comprar mais amostra para ter a massa pura necessária.
O laboratório mede quanto produto saiu e calcula quanto da amostra era a substância. É assim que se analisa um minério ou um calcário.
11 · rendimento
A ponte calcula o rendimento teórico: o que se obteria se tudo reagisse e nada se perdesse. Na prática há perdas na filtração, na secagem, reações paralelas e equilíbrio. O rendimento é a razão obtido ÷ teórico, e a correção é feita depois de voltar do mol. Se o enunciado dá o produto obtido e pede o reagente, o rendimento divide, na entrada: é preciso partir de mais reagente para compensar as perdas.
A massa obtida é pesada no fim do processo. O rendimento compara essa massa com a massa teórica.
Na indústria, o produto de uma etapa é o reagente da seguinte. Ajuste as equações para que o intermediário tenha o mesmo coeficiente nas duas, some e cancele: sobra uma equação global que vai direto do início ao fim. O rendimento global é o produto dos rendimentos das etapas, não a média: três etapas de 90% dão 72,9%.
12 · armadilhas
Cada cartão abaixo aplica ao mesmo problema um erro que aparece de verdade nas provas, e mostra o número a que ele leva. São as mesmas funções de erro que geram as alternativas erradas do treino: quando você errar uma questão lá, o diagnóstico vem daqui. Mude os dados e veja que os erros continuam dando números com cara de resposta.
O cálculo estequiométrico supõe uma equação única, reação completa e gás ideal. Nos casos abaixo, uma dessas suposições falha, e é bom saber disso antes que a prova pergunte.
13 · perguntas e respostas
Toque em uma pergunta para ver a resposta.
14 · treino
Cada alternativa errada é o resultado de um erro específico, calculado pelas funções de erro da seção 12, e a página diz qual foi o seu. Os coeficientes das equações vêm do balanceador da seção 03. As massas atômicas do treino são sempre as arredondadas, como nas provas. Seu progresso fica salvo neste navegador.
Conte os átomos de cada elemento dos dois lados antes de escolher.
Só o trecho do meio da ponte.
Entre ou saia pela massa molar, e atravesse em mol.
Leia a condição do enunciado antes de usar qualquer volume molar.
Divida os mols pelo coeficiente antes de decidir.
Pureza corrige a entrada. Multiplica ou divide?
Rendimento corrige a saída. Multiplica ou divide?
Questões contextualizadas, no formato de vestibular e Enem.
O motor sorteia a reação, as portas e os números, e gera os distratores com as mesmas funções de erro. Os pontos daqui não entram no placar das baterias.
15 · fontes