Química Geral · Cálculo estequiométrico · Ensino Médio

Tudo passa pelo mol

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.

3,1 kgde CO2 por quilo de gasolina queimada
4 → 2mols na síntese da amônia; a massa não muda
73 Lde N2 saem de 130 g de azida no airbag
0equações balanceadas pelo motor, sem nenhum coeficiente digitado
0/0seu placar no treino

01 · a ponte

A viagem tem três trechos, e o do meio é sempre em mol

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.

Massas atômicas
vale para a página inteira

02 · balanceamento por tentativas

O coeficiente conta; o índice identifica

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.

A ordem que costuma funcionar: M, A, C, H, O

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.

certo: muda o coeficiente
2 H2 + O2 → 2 H2O

Duas moléculas de água. Cada uma continua sendo H2O: dois H e um O. Contagem: 4 H e 2 O de cada lado.

errado: muda o índice
H2 + O2 → H2O2

Os átomos batem, mas H2O2 é peróxido de hidrogênio, a água oxigenada, que alveja cabelo. A equação “balanceada” descreve outra reação.

03 · método algébrico

Quando a tentativa emperra, a equação vira um sistema

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.

1 · letras nos coeficientes
2 · uma equação por elemento

04 · relação mol/mol

Os coeficientes são uma razão de mols

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.

Calculadora mol → mol

As portas de entrada e de saída estão travadas em mol. Só o trecho do meio trabalha.

05 · relação mol/massa

A massa molar é a taxa de câmbio entre mol e grama

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.

Calculadora mol ↔ massa

Uma porta em mol, a outra em gramas. Use o botão ⇄ para inverter o sentido.

06 · relação massa/massa

Grama não atravessa a equação

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.

Calculadora massa → massa

As duas portas em gramas. O mol aparece no meio mesmo que o enunciado nunca fale nele.

07 · relação mol/volume

O volume molar depende de onde você está

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.

Calculadora com volume

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

Entre gases, o litro faz o papel do mol

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

Quem acaba primeiro manda na reação

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

A pureza corrige a porta de entrada

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.

Para onde vai a massa

O caminho inverso: descobrir a pureza

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

O rendimento corrige a porta de saída

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.

Para onde vai a massa

O caminho inverso: descobrir o rendimento

A massa obtida é pesada no fim do processo. O rendimento compara essa massa com a massa teórica.

Reações sucessivas: some as equações e multiplique os rendimentos

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

Um problema, nove respostas, uma certa

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.

Onde a conta ideal não fecha

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

As dúvidas que sempre aparecem na aula

Toque em uma pergunta para ver a resposta.

14 · treino

Oito baterias

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.

0/0 certas · 0/0 respondidas

Bateria A · balanceamento

Conte os átomos de cada elemento dos dois lados antes de escolher.

Bateria B · mol/mol

Só o trecho do meio da ponte.

Bateria C · mol/massa e massa/massa

Entre ou saia pela massa molar, e atravesse em mol.

Bateria D · volume de gases

Leia a condição do enunciado antes de usar qualquer volume molar.

Bateria E · reagente limitante

Divida os mols pelo coeficiente antes de decidir.

Bateria F · pureza

Pureza corrige a entrada. Multiplica ou divide?

Bateria G · rendimento

Rendimento corrige a saída. Multiplica ou divide?

Bateria H · no estilo das bancas

Questões contextualizadas, no formato de vestibular e Enem.

Treino livre · questões sem fim

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.

sequência: 0 · acertos: 0/0

15 · fontes

De onde vem cada número desta página