Cálculo Da Quantidade De NO Formada A Partir De 34g De NH3 Rendimento 98%

Aug 3, 2025 by Chloe Fitzgerald 74 views

Cálculo da Quantidade de NO Formada a Partir de 34g de NH3 com Rendimento de 98%

Introdução

E aí, pessoal! Tudo tranquilo com vocês? Hoje, vamos mergulhar em um problema super interessante de química: o cálculo da quantidade de óxido nítrico (NO) formado a partir de 34 gramas de amônia (NH3), considerando um rendimento de 98%. Esse tipo de questão é clássica em provas e vestibulares, então, bora aprender juntos como resolver esse desafio? Para entendermos completamente esse cálculo, vamos explorar cada etapa com calma e clareza. A reação química em questão é uma reação de oxidação da amônia, onde o NH3 reage com o oxigênio (O2) para formar NO e água (H2O). Essa reação é fundamental em diversos processos industriais, como na produção de ácido nítrico, um componente chave na fabricação de fertilizantes e explosivos. Então, entender os cálculos estequiométricos envolvidos é crucial para quem quer se dar bem em química. Além disso, vamos considerar o rendimento da reação. No mundo real, as reações químicas raramente atingem um rendimento de 100% devido a diversos fatores, como a presença de reações secundárias, perdas durante o processo e impurezas nos reagentes. Por isso, o conceito de rendimento é super importante para calcular a quantidade real de produto obtido. Vamos usar um rendimento de 98% neste problema, o que significa que apenas 98% da quantidade teórica de NO será formada. Para resolver esse problema, vamos usar os princípios da estequiometria, que é o estudo das relações quantitativas entre os reagentes e produtos em uma reação química. Vamos precisar da equação química balanceada, das massas molares dos compostos envolvidos e da aplicação da regra de três para encontrar a quantidade de NO formada. Então, preparem seus cadernos e canetas, porque vamos começar a desvendar esse cálculo passo a passo!

Passo 1: Equação Química Balanceada

Primeiramente, para resolver qualquer problema de estequiometria, precisamos ter a equação química balanceada. Isso garante que as proporções entre os reagentes e produtos estejam corretas, o que é essencial para os cálculos. A reação que estamos considerando é a oxidação da amônia (NH3) para formar óxido nítrico (NO) e água (H2O). A equação não balanceada é:

NH3 + O2 → NO + H2O

Agora, vamos balancear essa equação. O balanceamento envolve ajustar os coeficientes estequiométricos (os números à frente das fórmulas químicas) para que o número de átomos de cada elemento seja o mesmo em ambos os lados da equação. Para balancear a equação, podemos seguir os seguintes passos:

Nitrogênio (N): Temos 1 átomo de N em ambos os lados, então, por enquanto, está balanceado.
Hidrogênio (H): Temos 3 átomos de H no lado dos reagentes e 2 átomos de H no lado dos produtos. Para balancear, podemos colocar um coeficiente 2 na frente do NH3 e um coeficiente 3 na frente do H2O:
```
2 NH3 + O2 → NO + 3 H2O
```
Agora temos 6 átomos de H em ambos os lados.
Oxigênio (O): Temos 2 átomos de O no lado dos reagentes e 4 átomos de O no lado dos produtos (1 do NO e 3 da H2O). Para balancear, precisamos ajustar os coeficientes do O2 e do NO. Podemos colocar um coeficiente 2 na frente do NO:
```
2 NH3 + O2 → 2 NO + 3 H2O
```
Agora temos 5 átomos de O no lado dos produtos. Para balancear o oxigênio, precisamos de 5/2 moléculas de O2, o que não é ideal (já que não podemos ter meia molécula). Para evitar frações, multiplicamos toda a equação por 2:
```
4 NH3 + O2 → 4 NO + 6 H2O
```
Agora temos 4 átomos de N, 12 átomos de H e 10 átomos de O no lado dos reagentes. No lado dos produtos, temos 4 átomos de N, 6 átomos de H e 10 átomos de O (4 do NO e 6 da H2O). Para balancear o oxigênio, colocamos um 5 na frente do O2:
```
4 NH3 + 5 O2 → 4 NO + 6 H2O
```
Agora a equação está balanceada! Temos 4 átomos de N, 12 átomos de H e 10 átomos de O em ambos os lados.

A equação química balanceada é:
```
4 NH3 + 5 O2 → 4 NO + 6 H2O
```
Com a equação balanceada, podemos ver que 4 moles de NH3 reagem para produzir 4 moles de NO. Essa proporção é fundamental para os próximos cálculos. Então, galera, entender como balancear equações é essencial para qualquer problema de estequiometria. Agora que temos a equação balanceada, podemos avançar para o próximo passo: calcular as massas molares dos compostos envolvidos.

Passo 2: Cálculo das Massas Molares

No segundo passo, vamos calcular as massas molares dos compostos que nos interessam na reação: amônia (NH3) e óxido nítrico (NO). A massa molar é a massa de um mol de uma substância e é expressa em gramas por mol (g/mol). Para calcular a massa molar, somamos as massas atômicas de todos os átomos presentes na fórmula molecular do composto, obtidas na tabela periódica. Primeiro, vamos calcular a massa molar da amônia (NH3):

Nitrogênio (N): A massa atômica do nitrogênio é aproximadamente 14 g/mol.
Hidrogênio (H): A massa atômica do hidrogênio é aproximadamente 1 g/mol. Como temos 3 átomos de hidrogênio em NH3, a massa total do hidrogênio é 3 * 1 = 3 g/mol.

Somando as massas atômicas, temos:

Massa molar do NH3 = 14 g/mol (N) + 3 g/mol (3H) = 17 g/mol

Então, a massa molar da amônia (NH3) é 17 g/mol. Agora, vamos calcular a massa molar do óxido nítrico (NO):

Nitrogênio (N): A massa atômica do nitrogênio é aproximadamente 14 g/mol.
Oxigênio (O): A massa atômica do oxigênio é aproximadamente 16 g/mol.

Somando as massas atômicas, temos:

Massa molar do NO = 14 g/mol (N) + 16 g/mol (O) = 30 g/mol

Portanto, a massa molar do óxido nítrico (NO) é 30 g/mol. Agora que temos as massas molares do NH3 e do NO, podemos usar essas informações para determinar a quantidade de NO formada a partir de 34g de NH3. As massas molares são essenciais para converter a massa de um reagente em moles, que é a unidade que usamos para relacionar as quantidades de reagentes e produtos na equação balanceada. Com as massas molares em mãos, estamos prontos para o próximo passo: usar a estequiometria para calcular a quantidade teórica de NO produzida. Esses cálculos nos darão a base para considerar o rendimento da reação no passo final. Então, vamos seguir em frente e ver como a estequiometria nos ajuda a resolver esse problema!

Passo 3: Cálculo Estequiométrico Teórico

Agora, vamos aplicar a estequiometria para calcular a quantidade teórica de óxido nítrico (NO) que pode ser formada a partir de 34 gramas de amônia (NH3). Para isso, vamos usar a equação química balanceada que encontramos no primeiro passo:

4 NH3 + 5 O2 → 4 NO + 6 H2O

Essa equação nos diz que 4 moles de NH3 reagem para produzir 4 moles de NO. Usaremos essa proporção para nossos cálculos. Primeiro, precisamos converter a massa de NH3 (34g) em moles. Para isso, usamos a massa molar do NH3, que calculamos no passo anterior (17 g/mol):

Moles de NH3 = massa de NH3 / massa molar de NH3
Moles de NH3 = 34 g / 17 g/mol = 2 moles

Então, temos 2 moles de NH3. Agora, podemos usar a proporção estequiométrica da equação balanceada para encontrar a quantidade de NO que será formada. A equação nos diz que 4 moles de NH3 produzem 4 moles de NO. Portanto, a proporção é 1:1.

4 moles NH3 : 4 moles NO

Como temos 2 moles de NH3, a quantidade teórica de NO produzida será:

Moles de NO = 2 moles NH3 * (4 moles NO / 4 moles NH3) = 2 moles NO

Agora que sabemos a quantidade de NO em moles, podemos converter isso para gramas usando a massa molar do NO, que calculamos anteriormente (30 g/mol):

Massa de NO = moles de NO * massa molar de NO
Massa de NO = 2 moles * 30 g/mol = 60 g

Então, a quantidade teórica de NO que pode ser formada a partir de 34g de NH3 é 60 gramas. Este é o valor que obteríamos se a reação tivesse um rendimento de 100%. No entanto, o problema nos diz que o rendimento da reação é de 98%. Portanto, precisamos ajustar esse valor para levar em conta o rendimento real da reação. O cálculo estequiométrico teórico é um passo fundamental, pois nos dá a quantidade máxima de produto que podemos esperar. Agora, vamos ao último passo para considerar o rendimento da reação e encontrar a resposta final. Fiquem ligados!

Passo 4: Cálculo do Rendimento da Reação

Finalmente, vamos calcular a quantidade real de óxido nítrico (NO) formada, considerando o rendimento da reação de 98%. No passo anterior, calculamos a quantidade teórica de NO, que foi de 60 gramas. No entanto, como o rendimento não é de 100%, a quantidade real de NO formada será menor. O rendimento da reação é a porcentagem da quantidade teórica de produto que é realmente obtida. Para calcular a quantidade real de NO, usamos a seguinte fórmula:

Rendimento = (quantidade real de produto / quantidade teórica de produto) * 100%

Nesse caso, conhecemos o rendimento (98%) e a quantidade teórica de NO (60 g). Queremos encontrar a quantidade real de NO. Podemos rearranjar a fórmula para resolver a quantidade real de produto:

Quantidade real de produto = (Rendimento / 100%) * quantidade teórica de produto

Substituindo os valores que temos:

Quantidade real de NO = (98% / 100%) * 60 g
Quantidade real de NO = 0.98 * 60 g
Quantidade real de NO = 58.8 g

Portanto, a quantidade real de óxido nítrico (NO) formada a partir de 34g de amônia (NH3) com um rendimento de 98% é 58.8 gramas. E aí, pessoal! Chegamos ao fim do nosso cálculo. Conseguimos determinar a quantidade de NO formada considerando o rendimento da reação. Esse tipo de problema é bem comum em provas de química, então é super importante entender cada passo. Resumindo, começamos com a equação química balanceada, calculamos as massas molares, usamos a estequiometria para encontrar a quantidade teórica de produto e, finalmente, ajustamos esse valor pelo rendimento da reação. Espero que este guia detalhado tenha ajudado vocês a entender melhor como resolver problemas de estequiometria com rendimento. Se tiverem mais dúvidas ou quiserem praticar com outros exemplos, fiquem à vontade para perguntar. Química pode parecer complicado no começo, mas com prática e dedicação, vocês vão dominar esses cálculos! Até a próxima, galera!

Conclusão

E chegamos ao final da nossa jornada química, pessoal! Calculamos a quantidade de óxido nítrico (NO) formada a partir de 34 gramas de amônia (NH3) com um rendimento de 98%. Recapitulando, vimos que a estequiometria é a chave para resolver problemas como este, e cada passo é fundamental para chegar ao resultado correto. Primeiro, balanceamos a equação química para garantir que as proporções entre reagentes e produtos estivessem corretas. Em seguida, calculamos as massas molares dos compostos envolvidos, que são essenciais para converter gramas em moles e vice-versa. Depois, aplicamos a estequiometria para calcular a quantidade teórica de NO que seria formada se a reação tivesse um rendimento de 100%. E, finalmente, ajustamos esse valor considerando o rendimento real da reação, que era de 98%. O resultado final foi que 58.8 gramas de NO são formadas nessas condições. Essa jornada nos mostrou a importância de entender os conceitos básicos de química, como balanceamento de equações, massas molares e proporções estequiométricas. Além disso, aprendemos a importância de considerar o rendimento da reação, que é um fator crucial em experimentos reais e processos industriais. A química está presente em muitos aspectos do nosso dia a dia, desde a produção de medicamentos até a fabricação de alimentos e materiais. Dominar esses conceitos nos ajuda a entender melhor o mundo ao nosso redor e a resolver problemas práticos. Então, galera, continuem praticando e explorando o mundo da química! Com dedicação e estudo, vocês vão se tornar verdadeiros mestres dos cálculos químicos. E lembrem-se, se tiverem alguma dúvida, não hesitem em perguntar. A química pode ser desafiadora, mas com a ajuda certa, tudo se torna mais claro e interessante. Até a próxima aventura química!