Apresentação
O termo estequiometria
tem sua origem nas palavras gregas stoicheon
que significa elemento e metron que
significa medida. Esse termo foi introduzido por Richter em 1972, referindo-se às
medidas dos elementos químicos nas substâncias. Modernamente, os conceitos
estudados no conteúdo da estequiometria são a base do desenvolvimento de
diversos produtos industrializados. Pois é através destes conceitos que a indústria
determina as quantidades necessárias de cada reagente na produção de um
determinado produto.
Nesta aula, iremos
fazer uma breve discussão sobre os principais conceitos da estequiometria
tentando não só conceituá-los, mas também apresentar as relações existentes
entre esses conceitos e sinalizar algumas dificuldades de aprendizagens que
alunos do ensino médio podem apresentar em relação a este conteúdo.
Objetivos
do material
·
Compreender como fórmulas e reações
químicas são utilizadas para representar
o rearranjo dos átomos que ocorre nas reações químicas;
·
Compreender que o mol é a unidade de medida utilizada nos cálculos estequiométricos;
·
Discutir alguns aspectos dos cálculos
estequiométricos no ensino aprendizagem da química.
Conceitos
Prévios
Nesta aula discutiremos alguns
conceitos presentes no conteúdo da estequiometria. Para tanto é necessário lembrarmos
a lei das proporções definidas (lei da composição constante) e a lei da
conservação da massa enunciadas, respectivamente, no século XVIII por Proust e
no começo do século XIX Lavoisier (Figura 1).
Lei
das Proporções Definidas – Todas as amostras de um mesmo
composto estão sempre combinadas na mesma composição de massa dos elementos
constituintes.
De forma resumida
podemos então dizer que: As substâncias reagem sempre na
mesma proporção para formarem outra substância
Lei
da Conservação das Massas – Na natureza nada se cria, nada
se perde; tudo se transforma.
De forma resumida
podemos dizer então que:
Existe
uma quantidade igual de matéria antes e depois do experimento, porém o que
ocorre são modificações nas combinações dos átomos que participam da reação.
Relações
Quantitativas em Química
Um dos conceitos
fundamentais na aprendizagem do conteúdo de estequiometria é o conceito de mol
que pode ser dito dominante neste tema. O uso desta grandeza se dá pelo fato de
em qualquer substância existir um número muito grande de entidades químicas presentes (átomos, íons, moléculas, elétrons,
prótons etc.). Isto implica dizer que não dá para contar quantas dessas
entidades químicas estão presentes em determinada quantidade de uma substância,
ou seja, não é como contarmos o número de limões ou de acerolas em um quilo
dessas frutas. Preocupados com isto os químicos desenvolveram como unidades de
medida para essas entidades o mol. Assim:
Um mol representa o
número de entidades presentes em um
dado sistema que contém tantas entidades
elementares quantos são os átomos contidos em 12 g de carbono-12.
O mol é uma palavra derivada do latim,
moles, que significa grande massa compacta. Esse valor foi medido
experimentalmente pelo químico Amadeo Avogadro que obteve seu melhor valor
experimental de 6,02 x 1023, de fato um número tão grande que se
torna de difícil compreensão nos padrões de vida diária. Portanto, é importante
ressaltar que um mol de qualquer elemento químico terá sempre 6,02 x 1023
átomos desse elemento. Mas atenção! É importante não esquecer, pois isto pode se caracterizar como uma
dificuldade de aprendizagem para alunos do nível médio de ensino, que um
mol de diferentes elementos terá diferentes valores de massa.
Exemplo:
·
Um átomo de hidrogênio (Representado
pela letra H) possui aproximadamente 1 u.
Um mol de átomos de hidrogênio, contendo aproximadamente 6,02 x 1023,
possui aproximadamente 1,00 g.
·
Uma molécula de hidrogênio (Representado
por H2) possui aproximadamente
2 u. Um mol de moléculas de hidrogênio, contendo aproximadamente 6,02 x 1023,
possui aproximadamente 2,00 g.
·
Uma molécula de água (Representado por H2O)
possui aproximadamente 18 u. Um mol de
moléculas de água, contendo aproximadamente 6,02 x 1023, possui aproximadamente 18,00 g.
Você
sabe a diferença entre os conceitos de átomos, moléculas, íons, substância, elemento
e composto? Para compreender a diferença entre
esses conceitos você pode consultar os artigos abaixo e discutir com seus
colegas de turma a diferença que cada um apresenta na constituição da matéria.
É importante sabermos a
diferença entre esses conceitos para poder atribuir a cada um deles valores
numéricos que vão caracterizar tanto a relação do número de átomos em uma
molécula ou até mesmo a relação entre a quantidade de moléculas no cálculo
estequiométrico. Por exemplo, a razão entre o número de átomos nos compostos é
geralmente expressa por subscritos inteiros nas fórmulas químicas. Na água, por
exemplo, existe a seguinte relação:
Ø Esse
artigo apresenta a evolução histórica do conceito de elemento químico
destacando-o como um conceito estruturante da
química. Nele podemos compreender as várias modificações que esse conceito
sofreu ao longo da história recebendo uma denominação mais específica a partir
do desenvolvimento da química moderna, ou seja, da teoria quântica.
M. C. M. OKI. O
conceito de elemento da antiguidade à modernidade. Química Nova na Escola.
n. 16, p. 21 – 25, 2002.