Os estudos sobre reações químicas são bem amplo e são repleto de conceitos importantes para uma boa compreensão do assunto. Dentro dessa área, há um ramo que também merece sua atenção, pois ela pode aparecer na sua prova, seja no Exame Nacional do Ensino Médio (Enem), seja nos vestibulares próprios: a Estequiometria.
Ela está ligada com a área de reações químicas e dominar esse tema pode ajudar a trazer pontos importantes que vão ajudá-lo a conquistar pontos importantes para sua aprovação. Então, vem com a gente e vamos conhecer mais sobre o tema!
Boa leitura!
O que é Estequiometria
Em primeiro lugar, precisamos entender o que é esse conceito. A Estequiometria é a área dentro da Química responsável pelos cálculos das quantidades exatas necessárias para que os elementos químicos comecem a reagir entre si e gerem os produtos resultantes desejados.
Ela está no cerne das aplicações práticas, pois orienta a síntese de novos compostos e, também, permite analisar reações mais complexas. E, por isso, é muito utilizada, por exemplo, no setor industrial, farmacêutico, cosméticos, entre outras possibilidades.
Essencialmente, a Estequiometria é baseada na conservação da massa e nas proporções fixas. Esses dois princípios são responsáveis por garantir que, em qualquer reação química, os átomos são conservados de um lado para o outro da equação, reorganizando-se sem que haja perda ou ganho.
Neste campo, cada reação é uma equação a ser balanceada, onde os coeficientes indicam as proporções moleculares necessárias para que a reação ocorra de forma plena. Ok, mas como isso funciona na prática?
Vamos a um exemplo: quando é feita a combustão do Metano, a Estequiometria entra em jogo para identificar a concentração exata de oxigênio para realizar a queima completa do gás. Ela também permite identificar os produtos dessa reação, analisando o quanto de dióxido de carbono e água serão produzidos.
Sim, você deve estar pensando agora na relação disso com o controle de impacto ambiental, já que estamos falando de dióxido de carbono. E está certo! Com esses dados em mãos, os especialistas conseguem planejar medidas de mitigação de riscos e como proteger o meio ambiente de alta dispersão desse gás.
A Estequiometria não apenas permite a realização eficiente de reações químicas, mas também a compreensão da relação quantitativa entre os reagentes e os produtos. Essa precisão é fundamental para pesquisas científicas e aplicações práticas de seus resultados. E, por isso, é um tema tão importante para as provas.
Fundamentos da Estequiometria
A Estequiometria é uma das áreas que mais articulam teoria e prática e, por isso, é uma área mais fácil de ser aprendida. Porém, para dominá-la e arrasar nas suas provas, é preciso conhecer mais sobre seus conceitos fundamentais. Isso ajuda a aplicá-los mais facilmente na prática!
Separamos os principais deles a seguir. Muitos estão relacionados também com outras áreas dentro da Química, então é uma ótima oportunidade de rever essas questões.
Mol
O mol é a unidade fundamental da química para quantificar substâncias. Ela permite expressar massa, volume, número de átomos, entre outras características de matérias microscópicas. Um mol corresponde a 6,022 × 1023 entidades.
Massa molar
A massa molar representa a massa de partículas, entidade ou substância, expressa em gramas por mol (g/mol). Ele é útil para realizar a conversão entre a massa de uma substância e o número de mols envolvidos numa reação, e será útil para os cálculos em Estequiometria.
Reagentes e Produtos
Esses dois conceitos são fundamentais para entender sobre reações químicas e suas relações qualitativas, essenciais para a Estequiometria. São eles:
- Reagentes: são as substâncias consumidas em uma reação química;
- Produtos: são as substâncias formadas.
Leis das Combinações Químicas (Leis Ponderais)
Também chamadas de Leis Ponderais, as Leis das Combinações Químicas que ajudam na compreensão de como as reações químicas acontecem. Estão entre as mais importantes:
- Lei de Lavoisier (Lei de Conservação das Massas): afirma que, numa reação química, a massa total dos reagentes é igual à massa total dos produtos. Ou talvez você conheça ela por uma célebre frase bem conhecida popularmente: “na natureza, nada se cria, nada se perde, tudo se transforma”. Esse é um conceito fundamental para entender melhor todos os cálculos estequiométricos, ajudando você na hora de fazer o balanceamento corretamente.
- Lei de Proust (Lei das Proporções Constantes): ela afirma que uma substância química composta sempre contém os mesmos elementos na mesma proporção de massa, independentemente da sua origem ou método de preparação. Ou, nas palavras exatas do seu enunciado: “A proporção em massa das substâncias que reagem e que são produzidas numa reação é fixa, constante e invariável.”. Também é outro conceito que vai dar um up nos seus estudos sobre Estequimetria.
Estequiometria em Reações Orgânicas
A Estequiometria tem um papel fundamental nas Reações Orgânicas, pois permite calculas as concentrações adequadas de reagentes e produtos que vão interagir em reações desta natureza.
Assim, ela vai se basear nos princípios fundamentais das equações químicas balanceadas e nas leis de reações, além dos pontos que você viu anteriormente.
Em primeiro lugar, para entender como a Estequiometria está envolvida nisso, precisamos dar um passo atrás e entender as três categorias principais delas: substituição, adição e eliminação. Vamos a cada uma delas a seguir:
- Reações de substituição: a ideia é que um átomo ou grupo deles seja substituído em uma molécula por outro. Estão presentes, por exemplo, em reações que envolvem alcanos, aromáticos e haletos orgânicos (como processos de halogenação, nitração, sulfonação, alquilação e hidrólise alcalina);
- Reações de adição: comum em reações de compostos insaturados, é quando uma ligação pi é rompida e novos átomos são adicionados à molécula. Aparecem predominantemente em reações de hidrogenação, halogenação e hidratação;
- Reações de eliminação: como o nome sugere, a ideia é que um composto seja quebrado em dois. Nesse caso, temos um produto orgânico e um inorgânico. O processo de eliminação pode ser intramolecular ou intermolecular. Alguns casos são os de desidratação de álcoois e eliminação de halogenidretos.
Mas como entra a Estequiometria nesses casos? Será por meio dos cálculos dela que será possível prever a quantidade de produtos formados e as concentrações de reagentes necessários para que a reação aconteça.
O passo a passo para conseguir fazer essa aplicação da forma correta é:
Escrever a equação química e conferir seu balanceamento → analisar as proporções estequiométricas recomendadas → relacionar as informações por meio de regra de três e considerar as Leis Ponderais no processo.
Quer ver um exemplo de aplicação? Pense em como calcular o consumo de moléculas de oxigênio na combustão de 5 mil de álcool etílico. A partir daí, vamos aos passos a seguir[LR1] :
Primeiro passo: tenha a equação química balanceada:
1 C2H6 (l) + 3 O2 (g) → 2CO2 + 3 H2O (v)
Segundo passo: identificar as proporções estequiométricas:
1 C2H6 (l) + 3 O2 (g) → 2CO2 + 3 H2O (v)
1 mol – 3 mol – 2 mol – 3 mol
Terceiro passo: aplique a regra de três para identificar qual será a quantidade de oxigênio que será necessária para essa combustão:
1 mol de C2H6 (l) ———– 3 mol de O2 (g)
5 mol de C2H6 (l) ———– x
X = 15 mol de O2 (g)
E para entender melhor como os cálculos estequiométricos podem ser utilizados nas reações químicas orgânicas, confira uma aula completa com cada detalhe, de forma didática, sobre o assunto. Isso ajudará você a mergulhar ainda mais no tema!
História da Estequiometria
Já pensou em como esses conceitos foram descobertos e como chegamos no ponto em que estamos hoje? A história da Estequiometria tem mais de 300 anos, começando com os trabalhos de Jeremias Benjamin Richter.
Ele começou os estudos dessa área a partir do trabalho de Carl Friedrich Wenzel, com os trabalhos de desenvolvimento de tabelas de pesos e equivalências para ácidos e bases. Isso auxiliou para o desenvolvimento dos conceitos de mol e fórmula química, proporcionando as bases para a química moderna.
Richter também se baseia nas Leis Ponderais para a criação da Estequiometria, principalmente, sobre a Lei da Conservação das Massas e na Lei das Proporções Fixas ou Definidas, que você já conferiu anteriormente.
Interpretação de dados químicos
A Estequiometria ajuda a fazer cálculos importantes no que diz respeito às reações e, por isso, tem um papel fundamental na Quimiometria e interpretar dados químicos, inclusive, em contextos práticos, sabia disso?
Por exemplo, ela está diretamente ligada com a interpretação de dados experimentais em pesquisas científicas para poder fazer uma previsão de resultados de reações e saber como otimizar processos. Por exemplo, por meio dela, é possível planejar métodos de geração de processos químicos mais eficientes e sustentáveis.
Quer ver uma aplicação prática? A Estequiometria, aplicada à Quimiometria, tem ajudado a interpretar os dados utilizados em pesquisas relacionadas com a estimativa do teor de fibra no bagaço da cana e, consequentemente, o valor pago por esse insumo para usinas de geração de etanol.
Segurança em experimentos químicos
Outro ponto no qual a Estequiometria tem um papel fundamental é para proporcionar maior segurança em experimentos químicos. Muitas vezes, um desequilíbrio nos cálculos pode proporcionar acidentes gravíssimos, com riscos de explosões, incêndios e em relação à integridade física do profissional envolvido.
Por exemplo, muitas reações realizam liberações de gases. Quando isso é feito em proporções maiores, pode colocar em risco a biossegurança em um laboratório. Esse limite é calculado, justamente, por meio da Estequiometria.
Assim, o cálculo das proporções precisas ajuda para evitar excessos e situações inseguras. Além disso, também é responsável por proporcionar protocolos de emergência, baseados nas previsões estequiométricas. Com isso, é possível identificar mais rapidamente o momento de realizar respostas rápidas e eficazes a risco de incidentes.
Por isso, essa é uma área presente em diferentes aplicações práticas, sempre em que há práticas químicas, para que elas possam ser aplicadas de forma responsável.
Aplicações práticas da Estequiometria
Você sabe o porquê da Estequiometria ser um tema que cai constantemente nas provas de Enem e vestibulares? Isso deve-se a sua força em aplicações práticas em diferentes áreas e, por isso, ser um tema fundamental para algumas áreas.
Por exemplo, as graduações que trabalham com farmacologia ou processos industriais mergulham bastante nesse conhecimento. E, também, as questões podem trazer essa matéria como uma forma de ter uma problematização contextual sobre o assunto.
Confira a seguir algumas das aplicações práticas da Estequiometria!
Estequiometria em processos industriais
A Estequiometria está presente em vários processos industriais, principalmente as áreas que trabalham tanto de forma direta ou indireta com produções químicas, sabia disso? Um dos exemplos é no caso da indústria alimentícia.
Por exemplo, nesse contexto, ele será fundamental para produção alimentar com qualidades nutricionais e sensoriais desejadas. Isso está presente na fabricação de pães, para o cálculo da proporção correta de fermento para farinha para obter a textura e volume ideais.
Outra aplicação possível, nos processos industriais, ocorre na criação de ligas metálicas com propriedades específicas. Na produção de aço, por exemplo, é preciso garantir uma quantidade adequada de cromo para reduzir a resistência à corrosão. E a Estequiometria atua justamente nesse ponto.
Estequiometria no laboratório
Outra possibilidade de aplicação é em laboratórios. Para isso, separamos dois exemplos que deixarão ainda mais claro como isso pode acontecer e há a possibilidade de surgimento de questões sobre esses dois em sua prova, sabia?
A primeira é no desenvolvimento de medicamentos, um dos pontos essenciais na nossa rotina. A Estequiometria permite calcular as proporções exatas de reagentes e produtos. Isso é essencial na síntese de compostos farmacêuticos, proporcionando eficácia e segurança dos medicamentos.
Outra possibilidade de aplicação é na área de análises clínicas. A precisão estequiométrica é essencial para determinar o uso de reagentes em amostras biológicas de forma precisa, para interpretação de resultados e diagnósticos.
O uso de um reagente em concentrações maiores ou menores do que o recomendado pode interferir diretamente na confiabilidade de um resultado de um exame. E, por isso, essa é uma área vital para esse setor!
Estequiometria e sustentabilidade
Os avanços de pesquisas em sustentabilidade andam lado a lado com a aplicação da Estequiometria, especificamente na produção de meios de energia sustentável e tratamento de águas.
Por exemplo, essa área permite fazer o cálculo preciso das quantidades necessárias de biomassa para produzir biocombustíveis, otimizando a eficiência e reduzindo o impacto ambiental. Com isso, também, evita-se ao máximo a geração de resíduos desnecessários, proporcionando a produção de energia de forma eficiente.
Outra possibilidade é no tratamento para retirada de resíduos de águas. Ela permite calcular as proporções corretas de agentes químicos para remover contaminantes de forma eficaz, proporcionando a reutilização da água e proteção de ecossistemas aquáticos.
Estequiometria em bioquímica
A Estequiometria opera em todo o momento nos seres vivos, sabia? As reações orgânicas que ocorrem nos organismos vivos também são baseados nesses parâmetros. Por meio dela, é possível calcular as proporções exatas de substâncias e produtos que são essenciais para a manutenção da vida.
Vamos a um exemplo prático: a Estequiometria permite quantificar a relação entre dióxido de carbono absorvido, água e açúcares produzidos no processo de fotossíntese e, também, de oxigênio liberado. Isso é importante para análises biológicas e, também, para pesquisas que pretendem otimizar processos bioquímicos nessa área.
Educação em Química Estequiométrica
Quer saber como a Química Estequiométrica pode ser aprendida no seu dia a dia? Normalmente ela aparecerá em conjunto com os aprendizados em reações químicas. Os aprendizados sobre o assunto aparecem, muitas vezes, a partir dos seguintes eixos:
- Explicações teóricas: você aprenderá sobre os fundamentos, leis que baseiam a Estequiometria e como o tema se correlaciona com outras áreas da Química;
- Experimentos práticos: muitas vezes, você pode aprender na prática, fazendo experimentos que permitirão visualizar como isso funciona na prática. Confira, inclusive, um experimento caseiro que pode ajudar nisso;
- Ensino contextualizado e direcionado a problemas: você aprenderá como resolver soluções práticas aplicando o conhecimento teórico da Estequiometria. Esse é um modelo muito recorrente, por exemplo, nas provas contextuais, como o Enem.
Como estudar sobre Estequiometria e arrasar em qualquer prova
Bom, como você viu, a Estequiometria é um tema fundamental e, por isso, é figurinha carimbada tanto no Enem quanto nos vestibulares. Então, dominar esse assunto é garantir pontos fundamentais na sua prova!
Mas como ter uma rotina de estudos que proporcionará sucesso nessa jornada? Separamos a seguir as principais dicas de organização que farão a diferença na sua preparação!
Mergulhe na teoria
Uma primeira dica que ajudará bastante em sua jornada é mergulhar nas questões conceituais. Elas ajudarão a entender melhor questões que estão diretamente relacionadas com as aplicações práticas da Estequiometria com os cálculos e outras questões.
Por exemplo, ao entender bem sobre as Leis Ponderais, fica muito mais fácil seguir com os exercícios práticos de aplicação dos cálculos. Então, antes de passar para a parte prática, vale a pena dominar bem os conceitos básicos.
Acompanhe conteúdos em diferentes formatos
Outro ponto importante que pode ajudar é diversificar seus formatos de estudos. A maioria dos estudantes possuem uma preferência de conteúdo. Por exemplo, alguns gostam mais de assistir vídeos. Outros preferem ler apostilas. Já outros funcionam melhor com mapas mentais.
Mesmo tendo uma preferência, diversificar as fontes ajuda o seu cérebro a ter um estímulo novo e, também, é uma forma de sair do “piloto automático”. Essa é uma tendência que, infelizmente, acontece com estudos de longo prazo e tendemos a perder pontos importantes do conteúdo por isso.
Então, dê uma variada: escolha um podcast, assista um vídeo, veja uma experiência de Estequiometria sendo feita e otimize os resultados dos seus estudos.
Faça questões de provas anteriores
Como esse é um tema que cai com muita frequência, pode ser bem interessante fazer provas anteriores para tirar suas dúvidas, identificar tendências e conferir como o assunto pode ser abordado nas provas. Quanto maior a sua familiaridade com a abordagem da prova, mais confortável estará para resolver as questões.
Afinal, tranquilidade é fundamental para evitar deixar passar algum detalhe que seria fundamental para a resolução da questão. Então, inclua a resolução das questões nas suas rotinas de estudo e faça disso algo rotineiro, ok?
Tire dúvidas com monitores
Muitas vezes, estudar Estequiometria pode ser uma matéria que cause algumas dúvidas. Não chegue com elas na prova, ok? Para isso, conte com monitores que poderão acolher suas dúvidas e ajudar na compreensão desse tema.
Para isso, fazer um cursinho preparatório, seja para o Enem, seja para os vestibulares, poderá ajudar bastante. Eles ajudarão a entender quais são os pontos de dúvida e conseguirão explicar de forma didática.
Veja mais: no Stoodi, aprenda como fazer um cálculo de estequiometria!
Estude Estequiometria e não perca pontos importantes na sua prova!
Seja no Enem ou nos vestibulares próprios, todo ponto importa! E como Estequiometria é uma matéria que sempre cai, quanto mais você dominar esse assunto, maiores as chances de conseguir uma nota que proporcionará sua aprovação e conquistar a sonhada vaga no Ensino Superior.
Um cursinho preparatório poderá ajudá-lo nesse processo. Conte com o melhor: entre para o Stoodi! Com opções de intensivo e extensivo tanto para Enem quanto para vestibulares, ele ajudará você a passar nas melhores provas do país.
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