Calculadora de Razão Molar - Calculadora de Estequiometria Gratuita

O que é uma calculadora de razão molar?

Uma calculadora de razão molar converte a massa de duas ou mais substâncias químicas em mols e depois reduz esses valores de mols a uma razão simplificada. Ela é usada em estequiometria, o ramo da química que trata das quantidades de substâncias envolvidas em uma reação.

O mol é uma unidade para contar partículas, de forma semelhante a como "dúzia" significa 12 de alguma coisa. Um mol de qualquer substância contém exatamente 6,022 140 76 × 10²³ partículas, um número fixado pela constante de Avogadro. Os químicos trabalham com mols em vez de gramas porque as reações químicas ocorrem entre números fixos de partículas, e não entre massas fixas.

Fórmula da razão molar

A calculadora trabalha em duas etapas.

Etapa 1: converter massa em mols. Para cada substância:

$\text{mols} = \frac{\text{massa (g)}}{\text{massa molar (g/mol)}}$

A massa molar, também chamada de peso molecular, é a massa de um mol de uma substância. Ela é obtida somando-se os pesos atômicos de todos os átomos da fórmula química.

Etapa 2: dividir pelo menor valor de mols. Depois que todas as substâncias são convertidas em mols, a calculadora encontra o menor desses valores e divide por ele os mols de cada substância:

$\text{razão de uma substância} = \frac{\text{seus mols}}{\text{menor valor de mols}}$

Isso dá a cada substância um número relativo às demais, com a menor substância sempre igual a 1.

Etapa 3: eliminar frações e simplificar. Se os valores não forem todos números inteiros, a calculadora multiplica todos os valores pelo mesmo número inteiro pequeno, tentando 1, 2, 3 e assim por diante até 12. Ela para no primeiro multiplicador que torna todos os valores inteiros, dentro de uma tolerância. A tolerância é o multiplicador vezes 0,01, limitada a 0,1. Este é o método padrão da fórmula empírica: uma razão de 1 : 1,5 se torna 2 : 3. Os números inteiros são então divididos pelo máximo divisor comum (MDC) para dar a forma mais simples.

Se nenhum multiplicador até 12 funcionar, a calculadora arredonda qualquer valor a até 0,01 de um número inteiro e mostra os demais com duas casas decimais.

Como calcular uma razão molar: exemplo resolvido

Suponha que um químico misture 36 g de água (H₂O, massa molar de 18 g/mol) com 58,5 g de sal de cozinha (NaCl, massa molar de 58,5 g/mol).

1. Mols de H₂O = 36 ÷ 18 = 2 mol
2. Mols de NaCl = 58,5 ÷ 58,5 = 1 mol
3. O menor valor é 1 mol (NaCl), portanto a razão de H₂O é 2 ÷ 1 = 2, e a de NaCl é 1 ÷ 1 = 1
4. Os dois valores já são números inteiros, então a razão molar final é 2 H₂O : 1 NaCl

Exemplo com resultado fracionário

Nem todo cálculo termina em números inteiros na etapa 2. Uma amostra de óxido de ferro contém 69,94 g de ferro (Fe, 55,845 g/mol) e 30,06 g de oxigênio (O, 15,999 g/mol).

• Mols: Fe = 69,94 ÷ 55,845 = 1,2524 mol, O = 30,06 ÷ 15,999 = 1,8789 mol
• O menor valor é 1,2524 mol (Fe), portanto as razões são Fe = 1 e O = 1,8789 ÷ 1,2524 = 1,50
• 1,50 não é um número inteiro, então a calculadora tenta um multiplicador de 2: Fe = 2, O = 3,00

A razão final é 2 Fe : 3 O, a razão em Fe₂O₃.

Como usar a calculadora

1. Informe um nome ou fórmula para cada substância, sua massa em gramas e sua massa molar em g/mol.
2. A calculadora começa com duas linhas de substâncias preenchidas com o exemplo acima. Use "Adicionar substância" para mais linhas ou "Remover" para excluir uma linha (pelo menos duas linhas devem permanecer).
3. O resultado aparece automaticamente quando todas as linhas têm um nome, uma massa maior que zero e uma massa molar maior que zero. Não há um botão separado para pressionar.
4. A seção de resultados mostra a razão simplificada, o valor em mols calculado para cada substância e um gráfico de barras que compara as quantidades em mols.
5. Use "Copiar" para copiar o texto da razão, por exemplo "2 H2O : 1 NaCl", para a área de transferência.

A massa e a massa molar devem ser números positivos; um campo com zero ou em branco mantém o resultado oculto até ser corrigido.

Por que as razões molares importam

As razões molares vêm de equações químicas balanceadas e descrevem quantas partículas de cada substância participam de uma reação. Como as reações ocorrem partícula a partícula, e não grama a grama, uma razão expressa em mols reflete a química real, enquanto uma razão expressa em gramas não.

Estudantes usam cálculos de razão molar para conferir exercícios de estequiometria e para preparar reagentes em experimentos de laboratório nas proporções corretas. Químicos em pesquisa e na indústria usam o mesmo cálculo para planejar quanto de cada material de partida uma síntese precisa, para evitar o desperdício de reagentes e para confirmar a proporção dos ingredientes em uma formulação final, como um sal farmacêutico ou uma mistura de fertilizantes.

Histórico

A lei das proporções definidas afirma que um dado composto contém sempre os mesmos elementos na mesma proporção em massa. A teoria atômica de John Dalton explicou isso propondo que os elementos se combinam em razões pequenas de números inteiros de átomos, a mesma ideia que uma calculadora de razão molar aplica hoje.

Amedeo Avogadro propôs que volumes iguais de gases contêm números iguais de moléculas na mesma temperatura e pressão, estabelecendo a base para a contagem em mols. O mol foi introduzido no SI em 1971. Hoje ele é definido por um valor fixo da constante de Avogadro.

Perguntas frequentes

O que é uma razão molar? Uma razão molar é a relação entre o número de mols de duas ou mais substâncias em uma reação química ou mistura. Ela mostra quantas partículas de uma substância correspondem a quantas partículas de outra.

Como calcular uma razão molar a partir da massa? Divida a massa de cada substância por sua massa molar para obter os mols. Divida todos os valores de mols pelo menor deles. Se algum valor for uma fração, como 1,5, multiplique todos os valores pelo menor número inteiro que os torne inteiros e depois divida pelo máximo divisor comum.

Qual é a diferença entre razão molar e razão de massa? A razão molar compara as substâncias pelo número de partículas (mols). A razão de massa as compara pelo peso (gramas). As reações ocorrem entre números fixos de partículas, portanto a razão molar, e não a razão de massa, corresponde à equação química balanceada.

Por que converter a massa em mols em vez de usar apenas gramas? As reações químicas combinam números fixos de átomos ou moléculas, e não massas fixas. Converter a massa em mols transforma um valor que se pode medir em uma balança em um valor que reflete quantas partículas realmente estão presentes.

Por que a calculadora às vezes mostra um decimal em vez de um número inteiro? Um decimal aparece apenas quando nenhum multiplicador de 1 a 12 transforma todos os valores em números inteiros dentro da tolerância. A calculadora então mostra esses valores arredondados com duas casas decimais, em vez de forçar uma razão de números inteiros. Uma razão de 1 : 1,06, por exemplo, permanece como 1 : 1,06.

Como se encontra a massa molar de um composto? A massa molar é a soma dos pesos atômicos de todos os átomos da fórmula, tirados de uma tabela periódica. Para um hidrato como CuSO₄·5H₂O, as moléculas de água são incluídas no total.

Referências

1. Bureau International des Poids et Mesures. SI base unit: mole. BIPM: o mol — um mol contém exatamente 6,022 140 76 × 10²³ entidades elementares.
2. OpenStax. Chemistry 2e, seção 3,2 Determining Empirical and Molecular Formulas. OpenStax Chemistry 2e: fórmulas empíricas — divida cada quantidade molar pela menor e depois multiplique por um inteiro para chegar à menor razão de números inteiros (Fe₁O₁.₅ × 2 = Fe₂O₃).
3. National Institute of Standards and Technology. Redefining the Mole. NIST: redefinição do mol — hipótese de Avogadro dos volumes iguais; o mol entrou no SI em 1971.