Quimica resumos modulo um manual 11º ano

O que é a filosofia?
Aspetos quantitativos
das reações químicas
Reações químicas:
equações químicas
e relações estequiométricas
M1
Equilíbrio químico

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Reações químicas: equações químicas e relações estequiométricas
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• Durante uma transformação física há transformação da matéria, mas não há formação de
novas substâncias, ou seja, as substâncias continuam a ser as mesmas. São exemplos destas
transformações, as mudanças de estado físico de uma substância, a dissolução de um sal em
água, o quebrar de um vidro ou o rasgar de um papel.
Transformações físicas vs Transformações químicas
• As transformações que ocorrem com formação de novas substâncias designam-se por
transformações químicas, isto é, formam-se substâncias diferentes das que existiam antes de a
transformação ocorrer. A formação de novas substâncias está geralmente associada à mudança
de cor, aparecimento de odores, libertação ou consumo de energia, formação de gases ou
formação de precipitados.

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Nas mudanças de estado físico da água ocorrem alterações na água, contudo, não se verifica a formação
de novas substâncias.
Sublimação inversa

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• As transformações químicas podem ser desencadeadas por ação da luz, da eletricidade, do calor,
mecânica ou por junção de substâncias, e correspondem à ocorrência de reação química.
As
transformações
químicas podem
ser
desencadeadas
por ação da luz,
da eletricidade,
do calor,
mecânica ou por
junção de
substâncias, e
correspondem à
ocorrência de
reação química
As
transformações
químicas podem
ser
desencadeadas
por ação da luz,
da eletricidade,
do calor,
mecânica ou por
junção de
substâncias, e
correspondem à
ocorrência de
reação química
As
transformações
químicas podem
ser
desencadeadas
por ação da luz,
da eletricidade,
do calor,
mecânica ou por
junção de
substâncias, e
correspondem à
ocorrência de
reação química
As
transformações
químicas podem
ser
desencadeadas
por ação da luz,
da eletricidade,
do calor,
mecânica ou por
junção de
substâncias, e
correspondem à
ocorrência de
reação química

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• As transformações químicas, também designadas por reações químicas, representam-se por
equações químicas ou esquemas de palavras, nas quais se assinalam as substâncias iniciais
(reagentes) e as substâncias formadas (produtos da reação), identificando o estado físico em que
se encontram (s, ℓ, g, aq).
• Numa reação química ocorre a formação de novas substâncias devido a um rearranjo dos átomos
que constituem as moléculas das espécies reagentes, contudo o número de átomos de cada
elemento químico mantém-se constante, obedecendo à Lei da Conservação da Massa ou Lei de
Lavoisier.
• As equações químicas devem ser acertadas, de forma a garantir que o número de átomos de
cada elemento químico é igual nos reagentes e nos produtos da reação. Para o acerto, usam-se
algarismos que ficam à esquerda da fórmula química e que se designam por coeficientes
estequiométricos.

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História da Química: reações químicas
A articulação de estudos provenientes de várias áreas do saber possibilitou a transformação de materiais, recolhidos na
Natureza, em novos produtos que permitiram uma significativa melhoria da qualidade de vida das populações.
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Equações químicas
Combustão do metano
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Uma equação química é a representação simbólica e
abreviada de uma reação química usando fórmulas
químicas.

unidade: mol–1
número de entidades (átomos, moléculas, iões, etc.)
por unidade de quantidade de matéria
𝑁A =
𝑁
𝑛
NA = 6,02 × 1023 mol–1
Constante de Avogadro, NA:
Unidade: mol
Quantidade de matéria, n
unidade: g mol–1
massa por unidade de quantidade de matéria
𝑀 =
𝑚
𝑛
Massa molar, M:
Relaciona-se com o
número de entidades,
N, através da...
Relaciona-se com a
massa, m, através da...
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Unidade mais usual: dm3 mol–1
Volume ocupado por unidade de quantidade de
matéria
Vm (gás, PTN) = 22,4 dm3 mol–1
Volume molar, Vm:
Unidade: mol
Quantidade de matéria,
Unidade mais usual: mol dm–3
quantidade de matéria de soluto por unidade de
volume de solução
Concentração, c:
Relaciona-se com o
volume da substância
gasosa, V, através do...
Relaciona-se com o
volume de solução,
Vsolução, através da...
𝑐 =
𝑛
𝑉solução
𝑉
m =
𝑉
𝑛
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O di-hidrogénio, H2 , é amplamente utilizado na indústria e pode ser produzido
a partir do metano, CH4, principal componente do gás natural.
A reação química correspondente pode ser representada pela equação
química:
CH4 (g) + H2O (g) → CO (g) + 3 H2 (g)
Esta equação química informa diretamente sobre quais são os reagentes,
CH4 e H2O, os produtos da reação, CO e H2, o seu estado físico, gasoso, e
também sobre a proporção entre a quantidade de matéria de cada um.
M1 Reações químicas: equações químicas e relações estequiométricas

CH4 (g) + H2O (g) → CO (g) + 3 H2 (g)
metano água Monóxido de
carbono di-hidrogénio
Reagentes Produtos da reação
1 mol de CH4 1 mol de H2O 1 mol de CO 3 mol de H2
Uma leitura desta equação química em termos de quantidade de matéria é:
1 mol de metano, CH4, reage com 1 mol de água, H2O, originando 1 mol de
monóxido de carbono, CO, e 3 mol de di-hidrogénio, H2.

CH4 (g) + H2O (g) → CO (g) + 3 H2 (g)
metano água Monóxido de
carbono di-hidrogénio
1 mol de CH4 1 mol de H2O 1 mol de CO 3 mol de H2
Os números 1, 1, 1 e 3 indicam, em moles, a proporção em que os reagentes
reagem (1 CH4 : 1 H2O) e os produtos se formam (1 CO : 3 H2).
São chamados coeficientes estequiométricos e permitem interpretar uma
equação química em termos de quantidade de matéria.

Durante a reação química a massa de reagentes diminui e a dos produtos da
reação aumenta, conservando-se a massa total do sistema formado por
reagentes e produtos, ou seja, verifica-se a Lei de Lavoisier (ou Lei da
Conservação da Massa).
Para cada elemento químico o número de átomos nos reagentes é igual ao
número de átomos nos produtos da reação.
Na equação química, os coeficientes estequiométricos corretos permitem a
verificação dessa igualdade.

Cálculos estequiométricos
Se reagir 1 mol de N2, reagem 3 mol de H2 e formam-se 2 mol de NH3.
A síntese industrial do amoníaco, NH3, matéria-prima fundamental como fonte
de nitrogénio para a produção de adubos e para muitos outros setores de
atividade, é traduzida pela equação química:
N2 (g) + 3 H2 (g) → 2 NH3 (g)
O NH3 é matéria prima para a produção
de adubos
Os coeficientes estequiométricos – números
que estão antes de N2, H2 e NH3 na equação
química, 1, 3 e 2 – informam sobre a
proporção, em quantidade de matéria, entre
reagentes e produtos na reação química:

Podemos fazer a leitura usando a massa, conhecidos os valores das massas
molares, M(N2) = 28 g mol-1, M(H2) = 2 g mol-1 e M(NH3) = 17 g mol-1.
N2 (g) + 3 H2 (g) → 2 NH3 (g)
se reagirem 28 g de N2 (1 mol), reagem 6 g de H2 (3 mol) e produzem-se 34 g
de NH3 (2 mol).
Assim:

Podemos ainda relacionar massa, quantidade de matéria e volume:
28 g de N2 reagem com 3 mol de H2 e originam 44,8 dm3 de NH3.
Também podemos ler a equação química usando o volume dos gases. Por
exemplo, em condições PTN (Vm = 22,4 dm3 mol−1):
se reagirem 22,4 dm3 de N2 (1 mol) reagem 67,2 dm3 de H2 (3 mol) e formam-se
44,8 dm3 de NH3 (2 mol).
N2 (g) + 3 H2 (g) → 2 NH3 (g)

ou, de forma análoga:
Para calcular, em condições PTN, o volume de amoníaco libertado no caso de
reagirem, por exemplo, 50 g de N2, podemos usar a proporção:
28 g N2
44,8 dm3NH3
=
50 g N2
𝑉(NH3)
⇔ 𝑉 NH3 =
44,8 dm3×50 g
28 g
⇔ 𝑉 NH3 = 80 dm3
28 g N2
________ 44,8 dm3 NH3
50 g N2
________ V (NH3)
⇒𝑉 NH3 = 80 dm3
N2 (g) + 3 H2 (g) → 2 NH3 (g)

Conclusões decorrentes da estequiometria da reação de síntese do amoníaco.
N2 (g) + 3 H2 (g) → 2 NH3 (g)
Quantidade
de matéria
1 mol
Reagem
com
3 mol
Originando
2 mol
Entidades
químicas, N
6,022x1023 moléculas 18,066x1023 moléculas 12,044x1023 moléculas
Massa 28 g 6 g 34 g
Volume de
gases
22,4 dm3 67,2 dm3 44,8 dm3
Leitura
cruzada, ex.
28 g 3 mol 44,8 dm3

Como se pode verificar na tabela anterior , a massa de produto formado
é igual à massa de reagentes que se transformam:
N2 (g) + 3 H2 (g) → 2 NH3 (g)
mreagentes (28 g + 6 g) = mprodutos (34 g)
Se reagirem 14 g de N2, reagem 3 g de H2 e formam-se 17 g de NH3.
O mesmo é dizer que a reação de 0,5 mol de N2 com 1,5 mol de H2 origina
1 mol de NH3.
Os cálculos baseados na estequiometria das reações designam-se cálculos
estequiométricos.

Haver conservação de massa não significa haver conservação de volume nem
da quantidade de matéria de moléculas de gases.
Por exemplo, para quantidades estequiométricas, na síntese de NH3, temos:
N2 (g) + 3 H2 (g) → 2 NH3 (g)
4 mol de moléculas (1 N2 e 3 H2)
4 unidades de volume de gás
2 mol de moléculas (2 NH3)
2 unidades de volume de gás

ATIVIDADE
1 mol + 1 mol + 1,5 mol = 3,5 mol
(A)
1 mol x 1 mol x1,5 mol = 1,5 mol
(B)
2 mol + 6 mol = 8 mol
(C)
1 mol + 3 mol = 4 mol
(D)
A reação de síntese do cianeto de hidrogénio pode ser traduzida
através da seguinte equação química global:
2 NH3 + 2 CH4 + 3 O2 → 2 HCN + 6 H2O
A quantidade total de matéria que se forma quando reage 1 mol de NH3
com 1 mol de CH4 e 1,5 mol de O2 é:

ATIVIDADE
Opção D.
A equação química mostra que por cada 2 mol de NH3, 2 mol de CH4 e 3 mol
de O2 que reagem se formam 2 mol de HCN e 6 mol de H2O.
Como as quantidades de matéria que reagiram foram metade das indicadas, a
quantidade de produto formado será metade do indicado pela
estequiometria da reação.
Resolução:
A reação de síntese do cianeto de hidrogénio pode ser traduzida
através da seguinte equação química global:
2 NH3 + 2 CH4 + 3 O2 → 2 HCN + 6 H2O

▪ Numa reação química, uma ou mais substâncias iniciais, os reagentes, transformam-se numa ou mais substâncias
novas, os produtos da reação, utilizando o mesmo conjunto de átomos.
Reagentes → Produtos da reação
▪ Uma equação química é a representação simbólica e abreviada de uma reação química usando fórmulas químicas.
▪ Acertar um esquema químico, transformando-o numa equação química, consiste em igualar o número total de
átomos de cada elemento no primeiro (reagentes) e no segundo (produtos) membros da equação.
▪ Os coeficientes estequiométricos de uma equação química indicam, em unidades estruturais ou em mol, as
proporções de reagentes e de produtos na reação química.
▪ Aplicando as Leis de Lavoisier e de Proust, é possível determinar a quantidade de matéria, o número de entidades,
a massa e/ou o volume de um reagente ou produto a partir da equação que traduz a reação química.
▪ Os cálculos estequiométricos são realizados a partir das relações estabelecidas com base nos coeficientes
estequiométricos das equações químicas, podendo estabelecer-se em quantidade de matéria, número de
entidades, massa e/ou o volume, no caso dos gases.
Síntese de conteúdos
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Diagrama de conteúdos
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Proposta de tarefas
▪ Exercícios e Problemas – pág. 22 do Manual
▪ Mais Exercícios e Problemas – Questões 1 a 4, pág. 47 do Manual
▪ Caderno do Aluno – Fichas A, B e C, págs. 12 a 14
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