Cálculo Estequiométrico - Impurezas
Autor: Evandro Trindade | Publicado: 2015-03-13T14:16:00-03:00


Geralmente, as matérias-primas utilizadas nas indústrias não são totalmente puras. Isso se deve principalmente porque na forma impura essas matérias-primas são mais baratas e também porque elas não são encontrados em sua forma pura na natureza.

Portanto, ao realizar os cálculos estequiométricos da quantidade de produto que será formada ou da quantidade de matérias-primas que teremos que usar, temos que levar em consideração o seu grau de pureza.

O grau de pureza (p) é dado pela divisão entre a massa da substância pura e a massa total da amostra.









Fig 1 - Formação rochosa de Carbonato de Cálcio







Por exemplo, o calcário (Carbonato de Cálcio – CaCO3) é um minério utilizado para se fabricar a cal virgem (Óxido de Cálcio – CaO). No entanto, além do carbonato de cálcio, esse minério geralmente vem acompanhado de outras impurezas em sua constituição, tais&nbsp;como a areia, o carvão e outras substâncias em pouca quantidade.

Digamos que em 100 g de calcário, apenas 80 g são de carbonato de cálcio e 20 g são de impurezas, então teremos que o grau de pureza dessa substância será dado por 80%, conforme mostrado abaixo:



p = &nbsp;80g &nbsp;. 100 → p = 80%

&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 100g



Isso quer dizer que o grau de pureza dessa amostra de calcário é de 80%:



100 % de pureza --------- 100 g de calcário

&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; x ----------------- 80 g de carbonato puro

&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; x = 80%



Assim, quando for preciso calcular a massa de produto obtido a partir de suas matérias-primas impuras, temos que primeiro calcular qual é a parte pura da amostra e depois efetuar os cálculos com o valor obtido.



Veja os exemplos:



1º Exemplo



Determinando a quantidade de produto que será formado:



Qual é a massa de óxido de cálcio (CaO) obtida na decomposição de 800 g de calcita, contendo 80% de carbonato de cálcio(CaCO3)?

(Dados: Massas molares: Ca = 40 g/mol, O = 16 g/mol, C = 12 g/mol).



Resolução:



A reação é dada por:



CaCO3 → CaO + CO2



As massas molares são:



MM(CaCO3) = 100 g/mol

MM(CaO) = 56 g/mol

MM (CO2) = 44 g/mol



Descobrindo quanto de carbonato realmente há na amostra que poderá reagir:



100 g de calcita ---- 80 g de CaCO3&nbsp;(porque a pureza é de 80%)

800 g de calcita ---- x

x = 640 g de CaCO3



Visto que a proporção estequiométrica na equação química balanceada é de 1:1, temos:



CaCO3&nbsp;&nbsp;&nbsp; →&nbsp;&nbsp;&nbsp; CaO&nbsp;&nbsp;&nbsp; +&nbsp;&nbsp;&nbsp; CO2

&nbsp;1 mol&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 1 mol&nbsp;&nbsp; &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 1 mol

100 g/mol&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 56 g/mol&nbsp;&nbsp;&nbsp; &nbsp;44 g/mol



100 g de CaCO3&nbsp;------- 56 g de CaO

640 g de CaCO3&nbsp;------- y

y = 358,4 g de CaO serão produzidos.




Veja o vídeo:













2º Exemplo



Determinando a quantidade de reagente que precisa ser utilizado:



Se quisermos obter 180 L de CO2, na CNTP, a partir da amostra impura de calcário (com 90% de grau de pureza), qual será a massa do reagente que precisaremos utilizar?



Resolução:



Agora iremos trabalhar com volume. É sabido que em 1 mol sempre há 22,4 L nas CNTP (Condições Normais de Temperatura e Pressão). Assim, temos:



CaCO3&nbsp;&nbsp;&nbsp; →&nbsp;&nbsp;&nbsp; CaO&nbsp;&nbsp;&nbsp; +&nbsp;&nbsp;&nbsp; CO2

&nbsp;1 mol&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;1 mol&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 1 mol

100 g/mol &nbsp;&nbsp;&nbsp;56 g/mol&nbsp;&nbsp; 44 g/mol

&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 

100 g de CaCO3&nbsp;------- 22,4 L de CO2

&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;w ----------- 180 &nbsp;L de CO2



w = 803,57 g de CaCO3



No entanto, esse valor está considerando uma amostra pura. Vamos realizar, então, um cálculo para encontrar a massa do calcário impuro:



100 g de calcário impuro -------- 90 g de CaCO3

&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;k --------- 803,57g de CaCO3&nbsp;


k = 892, 85 g de calcário impuro.




Veja o vídeo:















Fonte original dos vídeos:&nbsp;

Prof. Paulo Valim



Química em Ação