Os foguetes impulsionadores de combustível sólido de ônibus espacial são baseados na seguinte reação entre o perclorato de amônio e o alumínio:
. Se um dos reagentes estiver em excesso, será adicionada massa desnecessária ao ônibus, logo se deseja uma mistura estequiométrica. Qual a massa de cada reagente deve ser usada para cada quilograma da mistura do combustível?
Passo 1
Beleza, vamos resolver esse exercício juntos! A gente tem uma reação química usada nos foguetes espaciais, onde o perclorato de amônio reage com o alumínio. O objetivo aqui é encontrar quanto de cada reagente (perclorato de amônio e alumínio) devemos usar para montar uma mistura que não tenha excesso de nenhum dos dois, ou seja, uma mistura estequiométrica. Isso é importante porque se a gente usar mais de um reagente, acaba adicionando peso desnecessário ao foguete. Vamos precisar usar conceitos de estequiometria e cálculos de massa para chegar na resposta.
Passo 2
Primeiro, vamos olhar para a equação balanceada da reação:
Isso significa que 3 mols de perclorato de amônio reagem com 3 mols de alumínio.
Passo 3
Agora, precisamos calcular as massas molares de cada reagente para facilitar os cálculos. Vamos usar a tabela periódica para isso:
-
Massa molar do
: - N: 14,01 g/mol
- H: 1,01 g/mol × 4 = 4,04 g/mol
- Cl: 35,45 g/mol
- O: 16,00 g/mol × 4 = 64,00 g/mol
- Total:
-
Massa molar do
: - Al: 26,98 g/mol
Passo 4
Observamos na equação que a proporção molar entre
e
é de 3 para 3, ou seja, 1 para 1. Isso significa que para cada mol de perclorato de amônio, precisamos de 1 mol de alumínio para ter uma reação completa sem excesso.
Passo 5
Vamos calcular as massas necessárias para manter essa proporção na mistura total de combustível, que é de 1 kg (ou 1000 g).
Primeiro, somamos as massas molares dos dois reagentes na proporção 1:1:
Agora, queremos saber quantos conjuntos de 144,48 g cabem em 1000 g:
Então, multiplicamos a massa de cada reagente pelo número de conjuntos:
- Massa de
: - Massa de
:
Resposta
Para cada quilograma da mistura do combustível, devem ser usados aproximadamente 813,06 g de
e 186,94 g de
.