A síntese da amônia em escala industrial é uma operação grandemente difundida por todo o mundo, pois a amônia é amplamente utilizada nos campos de plantio, sendo uma das principais fontes de nitrogênio para produtos agrícolas. O processo é representado pela equação
Quantos gramas de nitrogênio gasoso são necessários para produzir
de amônia?
Passo 1
O enunciado nos dá a reação balanceada:
O que se pede: determinar quantos gramas de nitrogênio gasoso são necessários para produzir
de amônia.
Informações relevantes fornecidas ou que vamos usar:
Informações relevantes fornecidas ou que vamos usar:
- Massa de produto desejada:
de . - Reação balanceada (mostra a relação molar entre reagentes e produtos).
- Será preciso usar massas molares (valores atômicos aproximados retirados da tabela periódica): massa atômica do nitrogênio
e do hidrogênio .
Passo 2
Entendendo o que é necessário matematicamente: vamos converter a massa de
em moles usando a massa molar de
, usar a relação estequiométrica da reação para achar quantos moles de
são necessários e então converter esses moles de
para gramas usando a massa molar de
.
Breve explicação do conceito usado:
- Massa molar: é a massa de
mol de uma substância, em . Para um composto, soma-se as massas atômicas dos átomos presentes. - Mol é a unidade que relaciona número de partículas com massa; relações da reação se aplicam em moles.
Calcular a massa molar de
e de
:
Passo 3
Converter a massa de
fornecida (
) para número de moles. Fórmula usada:
Aplicando:
Explicando o cálculo: divide-se o valor em gramas pela massa de um mol; o resultado é quantos mols de
existem em
.
Passo 4
Usar a relação estequiométrica da reação para ligar moles de
a moles de
. A reação mostra que:
Portanto,
Passo 5
Calcular os moles de
necessários:
Interpretação: para cada 2 mol de amônia formada precisamos de 1 mol de nitrogênio; então metade dos mols de amônia corresponde aos mols de nitrogênio necessários.
Passo 6
Converter os moles de
em massa (gramas) usando a massa molar de
:
Fazendo a multiplicação:
Arredondando com coerência aos algarismos significativos (o dado
tem quatro algarismos significativos), damos a resposta com quatro algarismos significativos:
.