O processo a seguir é um dos que ocorrem nos catalisadores dos carros: CO (tóxico) +\frac{1}{2} \mathrm{O}_{2} \rightarrow \mathrm{CO}_{2} (não-tóxico)
Determine o número de moléculas de \mathrm{CO}_{2} formadas na reação entre 2 mol de CO e 2 mol de \mathrm{O}_{2}.

Passo 1

O enunciado dá a reação e pede o número de moléculas de \mathrm{CO}_{2} formadas:
\mathrm{CO} + \tfrac{1}{2}\mathrm{O}_{2} \rightarrow \mathrm{CO}_{2}
Informações fornecidas:
\text{quantidade de } \mathrm{CO} = 2\\ \text{mol}
\text{quantidade de } \mathrm{O}_{2} = 2\\ \text{mol}
Pergunta: determinar quantas moléculas de \mathrm{CO}_{2} serão formadas a partir dessas quantidades iniciais.

Passo 2

Entendendo o conceito de “mol” e por que a gente converte para moléculas:
Um mol é uma quantidade de substância igual ao número de Avogadro. O número de Avogadro representa quantas unidades (átomos, moléculas, etc.) existem em um mol de qualquer substância. Em notação:
N_A = 6,022\times10^{23}\\ \text{mol}^{-1}
Isto significa que 1 mol corresponde a 6,022\times10^{23} entidades (aqui, moléculas). Para obter o número de moléculas a partir de mols usamos a fórmula
\text{número de moléculas} = n \times N_A,úé
onde n é o número de mols.

Passo 3

Entendendo a estequiometria da reação (a “receita” química):
A reação balanceada é
\mathrm{CO} + \tfrac{1}{2}\mathrm{O}_{2} \rightarrow \mathrm{CO}_{2}.
Isto nos diz quantos mols de reagentes são necessários para formar mols de produto. Interpretações úteis:
  • Para formar 1 mol de \mathrm{CO}_{2} precisamos de 1 mol de \mathrm{CO}.
  • Para formar 1 mol de \mathrm{CO}_{2} precisamos de \tfrac{1}{2} mol de \mathrm{O}_{2}.

Passo 4

Determinar o reagente limitante (o que acaba primeiro):
Com 2 mol de \mathrm{CO} a quantidade de \mathrm{O}_{2} necessária para consumi-lo totalmente seria
\text{O}_{2}\\ \text{necessário} = \tfrac{1}{2}\times 2 = 1\\ \text{mol}.á
Como temos 2 mol de \mathrm{O}_{2} disponíveis, sobra \mathrm{O}_{2}. Portanto o reagente limitante é o \mathrm{CO} (é ele que limita a formação de \mathrm{CO}_{2}). Logo, o número de mols de \mathrm{CO}_{2} formado será igual ao número de mols de \mathrm{CO} disponível:
n_{\mathrm{CO}_{2}} = 2\\ \text{mol}.

Passo 5

Converter mols de \mathrm{CO}_{2} para número de moléculas usando Avogadro:
Aplicando a fórmula do Passo 2:
\text{nº de moléculas de } \mathrm{CO}_{2} = n_{\mathrm{CO}_{2}}\times N_A = 2 \times 6,022\times10^{23}.ºé
Fazendo a multiplicação:
2 \times 6,022\times10^{23} = 1,2044\times10^{24}.
Arredondando razoavelmente (por exemplo, três algarismos significativos), obtemos 1,20\times10^{24} moléculas.

Resposta

1,20\times10^{24} moléculas de \mathrm{CO}_{2}

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