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Entendendo as Equações Químicas

No texto “Equações Químicas” foi mostrado que elas são uma forma de representar as transformações (reações) químicas de uma maneira mais simples e direta, em que são colocadas todas as informações numa única linha por meio de símbolos. Ao olhá-las, podemos compreender tudo o que teríamos de descrever com muitas palavras.

No texto mencionado, você viu os principais aspectos qualitativos de uma equação, como as representações dos estados físicos das espécies químicas participantes da reação, os símbolos que indicam se houve presença de calor, luz, formação de precipitado e se a reação é reversível.

Agora você entenderá quais são os termos quantitativos das equações químicas, para que você possa compreendê-las totalmente e também realizar o seu balanceamento se for necessário.

Para tal, tomemos como exemplo a combustão do álcool que ocorre nos motores dos automóveis. O álcool na realidade é o etanol (C2H6O) e sua combustão ocorre quando ele reage com o oxigênio do ar (O2) formando várias substâncias, sendo que os principais produtos são dióxido de carbono (gás carbônico, CO2) e vapor de água (H2O), ambos invisíveis. Essa reação química pode ser representada pela seguinte equação:

C2H6O(?) + O2(g) → CO2(g) + H2O(g)

Temos que as substâncias do lado esquerdo da seta são as espécies iniciais que irão reagir e, por isso, são chamadas de reagentes (C2H6O(?) + O2(g)), e as do lado direito são as substâncias finais que foram formadas, denominadas produtos (CO2(g) + H2O(g)).

O primeiro termo quantitativo que iremos ver é o índice:

Definição de índice

O índice faz parte da fórmula molecular, que é a representação de uma molécula da substância. Ele é escrito de forma menor no lado direito do elemento em questão. As fórmulas, da mesma maneira que os símbolos dos elementos, são internacionais, representando a mesma coisa em qualquer lugar do mundo.

Por exemplo, a fórmula molecular do etanol citado é C2H6O. Assim, a molécula do etanol é formada por 2 átomos de carbono, 6 átomos de hidrogênio e 1 de oxigênio. Veja os índices das outras substâncias da equação acima:

O2
    ↓
Índice do O: indica que há 2 átomos de oxigênio.

 CO2→ Índice do O: indica que há 2 átomos de oxigênio.
  ↓
Índice do C: só há 1 átomo de carbono

H2O→ Índice do O: só há 1 átomo de oxigênio.
   ↓
Índice do H: indica que há 2 átomos de hidrogênio.

Observe que quando só temos um átomo do elemento, não é preciso escrever o índice. Nenhuma das substâncias dessa equação veio com elementos e índices entre parênteses. Mas, nos casos em que ocorre isso, como fazer?

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É simples, abaixo temos o fosfato de cálcio. Veja que ele é formado por 3 átomos do elemento cálcio, mas o fósforo e o oxigênio estão entre parênteses. Assim, para saber quantos átomos de cada um existem na fórmula, é preciso multiplicar seus índices separadamente pelo índice de fora (2), que pertence a ambos. Observe como isso é feito:

Ca3(PO4)2 (fórmula química da substância fosfato de cálcio)

Índices entre parênteses

P → índice 1              O → índice 4

P = 1 . 2                      O = 4 . 2

P = 2                           O = 8

Portanto, existem 2 átomos de fósforo e 8 de oxigênio.

Mas, a reação que estamos considerando não está balanceada, ou seja, não há a mesma quantidade de átomos dos elementos hidrogênio e carbono dos dois lados da seta. Essa desigualdade contraria a Lei de Conservação das Massas ou Lei de Lavoisier. Portanto, abaixo, temos essa reação de forma balanceada:

C2H6O(?) + 3 O2(g) → 2 CO2(g) + 3 H2O(g)

Observe que foram colocados números do lado esquerdo das fórmulas, estes são denominados de coeficientes estequiométricos, ou, simplesmente, coeficientes.

Definição de coeficiente

Observe que quando temos apenas uma molécula, também não é preciso escrever o número 1, como aconteceu com o caso do etanol na equação balanceada. Assim, temos que 1 molécula de etanol reage com 3 moléculas de oxigênio para formar 2 moléculas de dióxido de carbono e 3 moléculas de água.

Se quisermos saber a quantidade total de átomos de cada elemento que está presente na reação é preciso multiplicar os coeficientes pelos índices de cada elemento:

Cálculo da quantidade de átomos por meio dos índices e dos coeficientes da equação

Reagentes:                                                     Produtos:

C = 1 . 2 = 2 átomos de carbono                   C = 2 . 1 = 2 átomos de carbono

H = 1 . 6 = 6 átomos de hidrogênio              H = 3 . 2 = 6 átomos de hidrogênio

O = 1 . 1 + 3 . 2 = 7 átomos de oxigênio      O = 2 . 2 + 3 . 1 = 7 átomos de oxigênio

Lembre-se sempre de observar a diferença entre coeficiente (número de moléculas) e índice (número de átomos de cada elemento):

Coeficiente e índice da molécula de água

Os produtos liberados na combustão do etanol são transparentes. Essa “fumaça” é a condensação do vapor de água ou o motor está com defeito
Os produtos liberados na combustão do etanol são transparentes. Essa “fumaça” é a condensação do vapor de água ou o motor está com defeito
Publicado por: Jennifer Rocha Vargas Fogaça
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Lista de Exercícios

Questão 1

A decomposição do nitrato de amônio (NH4NO3) utilizado como fertilizante produz monóxido de nitrogênio (gás hilariante) e água. Qual é a opção que indica a equação química devidamente balanceada que melhor representa essa reação?

a) NH4NO3 → 2 NO + 2 H2O

b) NH4NO3 → 2 NO2 + 3 H2O

c) NH4NO3 → N2O + 2 H2O

d) NH4NO3 → NH4 + NO3

e) 2 NH3 + 7/2 O2 → 2 NO2 + 3 H2O

Questão 2

(UFCE) 1. A equação:

Al + H2SO4 → Al2(SO4)3 + H2

mostra que:

a) a reação não está balanceada.

b) há maior quantidade de átomos de alumínio nos produtos que nos reagentes.

c) os coeficientes que ajustam a equação são 2 , 3 , 1 e 3.

d) a massa dos reagentes não é igual à dos produtos.

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