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PROFESSOR
PAULO CESAR
PORTAL
DE ESTUDOS EM QUÍMICA|
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CÁLCULOS EM QUÍMICA
O método da Análise Dimensional é um poderoso método utilizado não apenas em conversão de unidades, mas também onde há um excesso de cálculos sequenciais (como por exemplo em estequiometria e unidades de concentração das soluções). Infelizmente é ainda muito pouco utilizado no Brasil. Não confundir com a matéria de mesmo nome da Física! O método exige um pouco de prática e atenção mas com o tempo se torna extremamente intuitivo. Esta técnica da Análise Dimensional pode ser estendido ao uso de fatores unitários (ou fatores de conversão) nos quais o denominador e o denominador são equivalentes, mas com dimensões diferentes.
Desenvolver habilidades em cálculos químicos sem conhecer sistemas de unidades, seus múltiplos e submúltiplos é algo impossível. Para colaborar com isto, aí está duas tabelas que usaremos muitas vezes. Em destaque a unidade mais importante na área do conhecimento químico: MOL.
Þ3 A conversão entre as unidades
Esta é uma operação necessária sempre que precisamos converter uma unidade em outra. Esta conversão não deve ficar subentendida, por isto ao converter uma unidade usamos o respectivo valor do fator de conversão o qual vai fazer uso dos prefixos mostrados na tabela 2. Veja os exemplos usando a análise dimensional.
Análise Dimensional em Estequiometria
Reações químicas- Modelos e Acerto de coeficientes .
Muito da ciência química tem por objetivo principal entender as reações que produzem ou consomem substâncias químicas.
Mesmo que você ache que elas sejam perfeitamente dispensável as reações químicas são centrais para muitas das tecnologias que utilizamos em nosso dias, tanto para conforto como para lazer.
As reações químicas em baterias produzem eletricidade para o seu iPod, telefone, notebook e... .
A energia gerada pela queima de hidrocarbonetos movimenta o nosso carro, permite que possamos correr o mundo num tempo menor, pelo uso de aviões. Os monitores de LCD de computadores funcionam por que reações químicas que produzem compostos filtradores de luz. Engenheiros só conseguem projetar uma implosão, operar uma mina, por que existe o explosivo. Este é um composto que quando entra em reação gera uma quantidade de energia num espaço de tempo muito curto.
Todos estes eventos citados são vistos a olho nu, mas a nível microscópicos precisam ser conhecidos para que possam ser estudos e consequentemente controlados e aplicados corretamente.
O evento microscópico é representado por meio de modelos físicos ou por equações de reações. Ambos devem refletir a intimidade do processo que se desenvolve. Um pedreiro que produz a argamassa, para a construção civil, faz a mistura de modo mecânico; o engenheiro sabe como e porque a mistura tem o comportamento esperado. O engenheiro trabalha a nível microscópico e o pedreiro a nível macroscópico. Este último não precisa saber que existe algo que chamamos de reação química e muito menos o seu significado.
Uma reação química é um modelo macroscópico de um evento microscópico.
O evento da formação da argamassa pode ser discutido assim: a argamassa é uma mistura que contém hidróxido de cálcio- Ca(OH)2- comercialmente conhecida como cal extinta, dissolvido em água e misturado com areia para produzir volume.
O pedreiro vai lhe dar varias justificativas por que uma obra precisa esperar até a argamassa secar, mas nenhuma delas conterá a verdade verdadeira. O engenheiro sabe que a água evapora da mistura e endurece à medida que reage com dióxido de carbono, do ar, para formar um carbonato muito rígido. Para ter este conhecimento certamente que ele aplica conhecimentos de química e de suas reações.
O modelo físico mostra alguns detalhes, como ângulos de ligações, assim como a natureza da ligação, a geometria molecular e a estequiometria entre os diferentes elementos. A reação química deixa explícita a quantidade (mol) com que cada reagente participa do processo. A estequiometria entre os componentes pode ser estabelecida pelo acerto de coeficientes. Veja alguns exemplos. Exemplo1 :Acerte os coeficientes da reação abaixo. .... C3H8 + ...... O2 ® .... CO2 + ....... H2O
Exemplo 2: Use a equação do exemplo anterior e complete as relações estequiométricas na tabela.
Relações estequiométricas
Você viu, na tabela do exercício anterior, que os componentes de uma reação guardam entre si relações de massa (g) e de quantidade (mol). Estas relações permitem que possamos fazer algumas determinações que são dependentes destas relações.
Exemplo 3- O TNT é um explosivo de fórmula C7H5N3O6 e massa molecular 227,133 g/mol. A sigla representa o nome do composto TriNitroTolueno. Qual a quantidade de matéria presente em 650,0 g de TNT. Quantas moléculas isso representa.
F Este problema exige que façamos uma conversão da massa de 650,0 para a quantidade equivalente de mols. Siga a sistematização e você terá facilidade em resolver este e outros problemas de maiores complexidades.
Análise Dimensional em Estequiometria de Soluções Þ Molaridade é uma expressão de concentração que relaciona a quantidade(n) de matéria contida em um volume de solução. A definição que está associada a este conceito é:
A unidade de molaridade que você usa depende do volume que você está trabalhando. Se o volume for mililitros você deve trabalhar com miligramas e milimol e, neste caso a unidade será mmol/mL. Para litros você deve trabalhar com gramas e moles, neste caso a unidade será mol/L. O valor numérico para cada uma destas unidades é o mesmo. Algumas bibliografias expressam o valor de uma molaridade colocando um M ao lado do valor numérico; 0,10 M. Este M não tem qualquer sentido. Em vez do M use, então o termo molar. Outro termo condenável é milimolar (mM) por ser completamente desnecessário. No lugar de M ou mM use o termo molar. Uma solução que é 0,10 molar pode ser expressa por 0,10 mol/L ou 0,10 mmol/mL. Þ A Quantidade de Matéria é um termo que devemos interpretar como número de moles existente numa determinada massa. Obtemos a quantidade moles quando dividirmos a massa pela massa de um mol. Assim como ocorre na molaridade, o número de moles pode ser expresso pelo da massa em miligramas e a massa molecular em mg/mmol; ou pela massa em gramas e a massa molecular em gramas/mol.
Þ A diluição é uma operação muito comum num laboratório e fundamenta-se na conservação da quantidade de matéria que ocorre quando você transfere um volume, do frasco original, para o fraco da diluição. Esta propriedade você pode constatar aplicando as unidades na igualdade.
Þ Aplicando o conceito de molaridade na solução de qualquer problema siga sempre esta sistemática.
Vamos supor que você tenha um dado que está em unidades de concentração e queira uma resposta que está em unidades de molaridade.Veja como a sistematização indicada será desenvolvida.
Um outro exemplo que envolva uma reação. 3 Ca(OH)2 + 2 H3PO4 ® Ca3(PO4)2 e você deseja transformar a quantidade de hidróxido de cálcio na massa equivalente em fosfato de cálcio.
Þ Quadro de resumo das unidades de concentração das soluções
A seguir confira algumas aulas explicativas sobre a técnica de resolução dos problemas por Análise Dimensional.
Acesse também a página de Matemática Básica.
Este site foi atualizado em 04/03/19 |
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