1 Introduo1.1. Estequiometria da reaoA estequiometria definida como a relao quantitativa existente entre as espcies qumicas que reagem entre si. [1]A estequiometria de uma reao a relao entre o nmero de mols de reagentes e produtos, especificada por uma reao qumica. [1]Uma equao qumica balanceada fornece as razes de combinao, ou estequiometria em nmeros de mols de reagentes e produtos. Assim a equao:2NaI (aq) + Pb(NO3)2 (aq) => PbI2 (s) + 2NaNO3 (aq)

Indica que 2 mols de iodeto de sdio se combinam com 1 mol de Nitrato de chumbo aquoso para produzir 1 mol de Iodeto de chumbo slido e 2 mols de Nitrato de sdio aquoso. [1]

2 mols NaI 1 mol Pb(NO3)21 mol Pb(NO3)2 2 mols de NaNO3

O sinal () lido como quimicamente equivalente a e essa expresso chamada de relaes estequiomtricas. [2]O termo quimicamente equivalente refere-se apenas s quantidades relativas em uma reao qumica especfica. Reaes diferentes implicam em relaes estequiomtricas diferentes. [2]

1.2. Reagente limitanteO reagente limitante o que determina o rendimento mximo de uma reao. Um reagente limitante como uma parte em uma fbrica de motocicletas. Imagine que s existem oito rodas e sete chassis de motos. O nmero de rodas limita o nmero mximo de rodas, s existem rodas suficientes para quatro motos. Em outras palavras, as rodas fazem o papel de reagente limitante. Quando todas as rodas tiverem sido usadas, trs chassis permanecero sem uso. H chassis em excesso. [2]

Em alguns casos, preciso determinar qual o reagente limitante. Por exemplo, na reao da sntese da amnia

N2 (g) + 3H2 (g) => 2NH3 (g)

Tm-se 1 mol de N2 3 mols H2 . Para decidir qual o reagente limitante, pode-se comparar o nmero de mols de cada reagente a ser usado como os respectivos coeficientes estequiomtricos. Assim, supomos que esto disponveis 1 mol de N2 mas somente 2 mols de H2. Como a quantidade de hidrognio menor que o necessrio, segundo a relao estequiomtrica, o hidrognio o reagente limitante. Uma vez calculado a molaridade do reagente limitante, pode-se calcular a quantidade de produto que pode se formar. possvel calcular tambm a quantidade de reagente em excesso no final da reao subtraindo o nmero de mols que reagiram com o estequiomtrico. [2]A ligao qumica a juno de dois tomos. [2] Forma-se uma ligao qumica entre dois tomos se o rearranjo resultante dos dois ncleos e seus eltrons tem menos energia do que a energia total dos tomos separados. Se o abaixamento da energia pode ser obtido pela transferncia completa de um ou mais eltrons de um tomo para o outro, formam-se ons e o composto se mantm pela atrao eletrosttica entre os ons. Este tipo de arranjo chamado ligao inica. O sdio e o cloro, por exemplo, ligam-se porque os ons Na+ e Cl- que se formam juntos tem energia menor que a dos tomos separados de sdio e cloro. Se a diminuio de energia pode ser atingida pelo compartilhamento de eltrons, os tomos ligam-se por uma ligao covalente para formar molculas discretas. tomos de hidrognio e nitrognio ligam-se para formar a amnia, NH3, porque um gs formado pelas molculas de amnia tem energia mais baixa do que um gs formado pelo mesmo nmero de tomos de nitrognio e hidrognio, muito afastados. [2]As mudanas de energia que respondem pela formao de ligaes ocorrem quando os eltrons da camada de valncia do tomo, isto , os eltrons da camada mais externa, mudam de posio. [2]A razo molar tambm uma forma prtica para identificar o reagente limitante. Ela pode ser representada da seguinte forma:

1.3 Indicadores de pHO excesso de ons H+ em uma soluo devido uma reao tem como reagente em excesso um cido por ser verificado rapidamente com um indicador de pH, que muda de dor de acordo com os potenciais de H+ e OH- em soluo. H vrios indicadores que podem ser utilizados com diferentes zonas de transio, entre pHs cidos, neutros ou bsicos. A figura a seguir mostra alguns indicadores e suas faixas de pH; [2]

Figura 1 Alguns indicadores e suas zonas de transioUma das causas de erro no uso dos indicadores o fato da viragem dos mesmos ser gradual e ser dar em certo intervalo de pH. Quanto mais a curva de titulao se afastar da perpendicularidade ao redor do ponto de equivalncia, mais gradual ser a mudana do indicador. Neste caso, mesmo que se use o indicador adequado, aparece um erro devido a dificuldade em se decidir quando exatamente a viragem ocorre. [3] O indicador de grande importncia para auxiliar na clareza de qual reagente ser o limitante e qual est em excesso, onde o pH cido indica que ainda h ons H+ provenientes da dissociao do cido, logo, esse ser o reagente em excesso.Outro aspecto que ir auxiliar na resposta de quem o reagente limitante a presena e formao de gs, geralmente oxignio ou gs carbnico. O CO2 proveniente da quebra da molcula de cido carbnico (H2CO3); Realmente, a decomposio do cido carbnico em gs carbnico e gua um processo energeticamente favorvel que poderia acontecer espontaneamente. Isso porque os produtos da decomposio (CO2 e H2O) so mais estveis que o reagente. [4]

1.4. Leis das transformaes qumicasA observao de muitas reaes qumicas revelou certo nmero de consistncias chamadas leis das transformaes qumicas. A primeira delas a lei da conservao das massas, enunciada por A. L. Lavoisier em 1774. Essa lei afirma que durante uma transformao qumica no mensurvel o ganho ou perda de massa, ou seja, a soma das massas dos produtos igual soma das massas dos reagentes. O enunciado razovel, pois numa reao qumica no h destruio nem construo de matria, apenas transformao. [5]A segunda lei das transformaes qumicas a lei da composio definida, tambm conhecida como lei das propores definidas. Essa lei descreve a mais importante propriedade de um composto: sua composio fixa. Por exemplo, em uma amostra de NaCl (cloreto de sdio), 39,44% da massa total sdio e 60,66% cloro. [5]

1.5. Lei dos gases ideaisA lei dos gases ideais, PV= nRT, uma equao de estado que resume as relaes que descrevem a resposta de um gs ideal a mudana de presso, volume, temperatura e quantidade de molculas. Ela um exemplo de lei limite. [2] Todos os gases obedecem a equao PV= nRT com preciso crescente medida que a presso reduzida at chegar a zero. Logo a lei dos gases idias s validada quando P=>0. [2] Podemos us-la para descrever o comportamento de muitos gases nas condies normais, tal como o CO2.

2. Objetivos- Determinar o reagente limitante e o em excesso atravs de mtodos qualitativos, como colorao do indicador, diferentes volumes de gases, presena de corpo de fundo e mtodos quantitativos, no qual se incluem os clculos estequiomtricos e clculo de volume dos gases;- Utilizao de medidas corretas, fazendo com que os reagentes tenham maior rendimento, evitando desperdcios;

3. Parte experimental3.1. Materiais- 5 erlenmeyer, funil de vidro, balo volumtrico 150mls, balana analtica, 5 vidros de relgio, diversas bexigas (mais de 5, no caso de alguma estiver furada por erro de fabricao), esptula, pipeta volumtrica 25mls, pipetador e pisseta

3.2. Reagentes- Soluo Acido Actico 1mol/L- (VETEC)- Bicarbonato de Sdio (Desconhecido)- Soluo Azul de Bromotimol FM: C27H28Br2O5S- gua destilada

3.3. Procedimento- Preparou-se em um balo volumtrico de 150 ml uma soluo 1mol/L de CH3COOH atravs de uma soluo concentrada 99,7%.- Pesou-se 5 massas diferentes de NaHCO3 diferentes em vidros de relgio.- Colocou-se 25 ml de cido actico 1mol/L- em cada erlenmeyer, e pingou-se 3 gotas do indicador azul de Bromotimol soluo. Numerou-os de 1 a 5.- Colocou-se dentro de cada bexiga e com o auxlio de um funil, uma massa de bicarbonato de sdio, e logo aps, colocou-se a boca da bexiga presa boca do erlenmeyer, no deixando que o bicarbonato entrasse em contato com a soluo de cido actico antes de a bexiga estar presa ao erlenmeyer. - Aps todas as bexigas estarem devidamente presas ao erlenmeyer, levantou-as, deixando todo o bicarbonato entrar (cair) em soluo e reagir com o cido. - Discutiu-se os resultados obtidos experimentalmente.

4. Resultados e DiscussesDe incio, preparou-se uma soluo 1mol/L- de Acido Actico. A partir das informaes do frasco de densidade (1,05g/cm) e volume (1000 ml), calculou-se a massa de cido presente nesse volume, atravs da frmula

Sabendo que a massa molar do Acido Actico 60g, calculou-se quantos mols de Acido actico estavam presentes nas 1050 gramas do frasco

Sabendo-se que a concentrao inicial do cido actico 17,5 mol/L-, e se quer preparar 150 ml de acido com concentrao final 1 mol/L-, calculou-se o volume necessrio pela formula

Transferiu-se as 8,6 ml do acido calculadas para o balo volumtrico (com um pouco de gua destilada j no balo, para evitar uma possvel ebulio tumultuosa) e completou com gua destilada at o menisco que demarcava as 150 ml. Aps isso se colocou 25 ml dessa soluo de cido do balo em 5 erlenmeyers. (esses erlenmeyers no podem ter a boca muito larga ao ponto de no conseguir se prender a bexiga a ela, nem fina ao ponto da bexiga ficar frouxa e acarretar em vazamento de gs)Calculou o numero de mols de cido em cada erlenmeyer

Em seguida, foram pesadas cinco diferentes quantidades de bicarbonato de sdio (NaHCO3) e transferidas para bales de diferentes cores: (Imagem 3)Balo 1 (vermelho): 0,70g Balo 2 (branco): 1,05g Balo 3 (verde): 2,10gBalo 4 (laranja): 4,20gBalo 5 (azul): 6,30g

Antes de encaixar os bales nos erlenmeyers e misturar os reagentes, adicionaram-se trs gotas do indicador azul de bromotimol. Esse indicador cido-base apresenta cor amarela em pH7,6, e verde em pH prximo a 7, onde sua zona de viragem (Imagens 1 e 2)

Imagem 1 Azul de Bromotimol e transies Imagem 2 Transies dede cores cores do indicador utilizadoFeito isso, prenderam-se os bales nos erlenmeyers, com cuidado para no derrubar o NaHCO3 antes de a bexiga estar devidamente presa, pois caso contrario, o gs iria vazar. Por fim, o esquema montado est esquematizado na imagem 3

Imagem 3 Esquema do procedimento montadoO primeiro aspecto notado foi a colorao amarela da soluo, indicando um pH acido, obviamente, j que no frasco havia acido actico dissociado em ons H+ e CH3COO -. Os ons H+ do o carter cido soluoVirou-se as bexigas para misturar o NaHCO3 com o CH3COOH, agitando para acelerar a reao. A reao que ocorre a seguinte:CH3COOH(aq) + NaHCO3(s) NaCH3COO(aq) + H2CO3(aq)O cido carbnico gerado pela reao se decompe fcilmente em gua e gs carbnico (CO2) da seguinte forma:H2CO3(aq) H2O(l) + CO2(g)A partir das equaes, percebe-se que a relao estequiomtrica entre o CH3COOH, o NaHCO3 e o CO2 de 1:1:1, ou seja, se 1 mol de CH3COOH for misturado com 1 mol de NaHCO3, ser produzido 1 mol de CO2 e tambm um mol de NaCH3COO.

Imagem 4 Esquema aps as reaesAs observaes feitas em cada erlenmeyer foram as seguintesNo erlenmeyer 1, todo o NaHCO3 foi consumido, pois no houve presena de corpo de fundo. A soluo continuou amarelada, ou seja, ainda havia ons H+ em soluo, ou seja, o Acido actico est em excesso. Entre todos os erlenmeyers, foi nesse em que se constatou um volume menor de gs (imagem 4), pois a bexiga ficou menor. Conclui-se que o NaHCO3 o reagente limitante no erlenmeyer 1.

Imagem 5 Foto do erlenmeyer 1Calculou-se o nmero de mols de NaHCO3 adicionado:

Para calcular a razo molar utiliza-se a seguinte relao:

Utilizando a relao, obtem-se a razo entre CH3COOH e NaHCO3 de 1:0,33. Dessa forma, a quantidade mxima de CO2 que pode ser produzida 8,3*10-3 mol, pois o mesmo nmero de mols do reagente limitante (NaHCO3).Calculou-se o volume de gs produzido atravs da equao da lei dos gases ideais (PV= nRT), onde P presso, V o volume de gs que ser calculado, n a concentrao do gs que nesse caso a do reagente limitante [2], R uma constante de valor 0,082 (em 1 atm), e T a temperatura (expressa em kelvin [273K + XC], no nosso caso, x= 27C, ou seja T: 300)

No erlenmeyer 2, todo o bicarbonato de sdio foi consumido, assim como no erlenmeyer 1, pois no houve presena de corpo de fundo. A soluo amarela diz que a soluo esta acida, pois ainda h acido dissociado que no reage. Conclui-se que o reagente limitante continua sendo o NaHCO3 e o em excesso o Acido actico.

Imagem 6 Foto do erlenmeyer 2Calculou-se a molaridade do NaHCO3Calculando-se a razo molar, encontra-se o valor 1:0,50. Como a quantidade de NaHCO3 adicionada foi 0,0125 mol, essa foi a quantidade de CO2 produzida. O volume de gs produzido foi maior que no erlenmeyer 1, porm menor que em 3.(Imagem 4) Isso porque o reagente limitante teve uma concentrao maior que no erlenmeyer 1, e esse ir reagir com o cido e formar mais CO2. O volume do gs calculado quantitativamente comprova o obtido experimentalmente. Atravs da equao da lei dos gases idias, achou-se um volume de CO2 produzido de 0,3L, ou seja, maior que no erlenmeyer 1, que o volume foi de 0,2L.No erlenmeyer 3, todo o NaHCO3 foi consumido, pois tambm no houve presena de corpo de fundo. A soluo ficou verde, o que indica um pH prximo de 7 (figura 2), ou seja, todo o acido actico foi consumido na reao

Imagem 7 Foto do erlenmeyer 3Realizando os clculos, achou-se a molaridade do NaHCO3 em 2,1g

A razo molar nesse caso foi de 1:1, ou seja, a quantidade de NaHCO3 adicionada foi exatamente igual quantidade de CH3COOH. A quantidade de CO2 gerada tambm foi 0,025mol, por isso o balo ficou mais cheio que nos casos anteriores. O volume de gs obtido quantitativamente pela equao dos gases ideais foi de 0,6L, maior que nos erlenmeyers 1 e 2, como foi visto experimentalmenteO pH 7 indica o equilbrio da reao cido-base, pois nesse erlenmeyer h um equilbrio entre os ons H+ provenientes do cido e OH- provenientes da reao do Acetato de sdio com a gua, a qual ir ser explicada no prximo erlenmeyer.No erlenmeyer 4, a soluo adquiriu colorao azul, indicando um pH bsico. H presena de corpo de fundo, o que indica que o NaHCO3 est em excesso. Por esses motivos, constata-se que o reagente limitante o acido actico. O pH bsico vem da reao entre os ons acetato da dissociao do acetato de sdio com a gua

NaCH3COO (aq) Na+ (aq) + CH3COO- (aq)CH3COO- (aq) + H2O (l) => CH3COOH (aq) + OH- (aq)

Imagem 8 Foto do erlenmeyer 4A razo molar nesse caso foi 1:2, comprovando que houve excesso de NaHCO3. Como a quantidade mxima de CH3COOH que poderia ser consumida era de 0,025mol, esse foi o nmero de mols de CO2 produzido. Por isso, o volume de gs produzido foi igual ao do erlenmeyer anterior. O volume de gs obtido quantitativamente pela equao dos gases ideais foi de 0,6L, volume igual ao do erlenmeyer 3, como visto experimentalmente.No erlenmeyer 5, houve uma presena de um fundo de corpo maior, j que foi usada uma massa maior de bicarbonato de sdio. O pH continua bsico j que a soluo continuou azul, e o volume do gs produzido foi igual s bexigas dos erlenmeyers 3 e 4. O volume de gs obtido quantitativamente pela equao dos gases ideais foi de 0,6L, volume igual ao obtido nos erlenmeyers 3 e 4, tambm obtidos experimentalmente.

Imagem 9 Foto do erlenmeyer 5A diferena principal entre os erlenmeyers 4 e 5 foi a presena de corpo de fundo, onde no erlenmeyer 5 essa maior, devido o uso de uma massa maior de bicarbonato. A razo molar nesse erlenmeyer foi de 1:3. Da mesma forma que no caso anterior, a quantidade mxima de CO2 gerada de 0,025 mol, pois quem determina o n de mols formado o reagente limitante, no o reagente em excesso. [2]

5. ConclusoAtravs de evidncias da reao como a liberao de diferentes volumes de gs, colorao do indicador de pH e formao de corpo de fundo, foi possvel identificar quem o reagente limitante e em excesso na reao. Um volume pequeno de gs no erlenmeyer 1 em relao aos outros prova que a reao no est na proporo estequiomtrica, ou seja, h a falta de um dos reagentes, e esse pode ser identificado com a colorao de pH, pois cido indicava que havia acido dissociado na soluo, ou ainda se houvesse a presena de corpo de fundo, indicaria que h um excesso de slido, que no caso o bicarbonato de sdio, o que tambm indicaria um pH bsico devido a reao dos ons acetato com gua, formando hidroxila. O mximo de produto formado quando os reagentes esto na proporo estequiomtrica, ento se h falta de um dos reagentes, h uma formao de menos produto, como evidenciado nos erlenmeyers 1 e 2, onde havia pouco bicarbonato de sdio, que delimitava a reao (reagente limitante). Atravs de clculos pde-se provar quem era o reagente limitante e em excesso, provando assim que os mtodos qualitativos que foram utilizados so eficazes.

6. Referncias[1] SKOOG, WEST, HOLLER, CROUCH. Fundamentos de Qumica Analtica 8ed. Editora Thomsom; p. 75-77, 1006-1009[2] ATKINS, P.; JONES, L. Princpios de qumica: questionando a vida moderna e o meio ambiente. 3 d. Porto Alegre: Editora Bookman, 2006p. 77-80, 87-91, 98, 106-107, 517-519[3] N. BACCAN, Qumica Analtica Quantitativa Elementar 1ed. Campinas SP: Editora Edgard Blucher LTDA, 1979[4] http://nerdaquimica.webs.com/apps/blog/show/10609444-ele-existe-afinalAcessado 15/11/2012[5] RUSSEL, J. B. Qumica geral. 2 ed. So Paulo: Pearson Makron Books,1994. Vol. 1. p. 16-17 e 89-90* As imagens 1 e 2 foram retiradas do site Google imagens Acesso em: 02/10/2012 http://imagens.google.com.br