quarta-feira, 29 de maio de 2013

Estequiometria - Parte 1

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[1] 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.


[1] Podemos entender como conceito estruturante um conceito que permeará todo o eixo de nossa fundamentação teórica.







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