Exercícios sobre Fórmula Mínima ou Empírica
Ao realizar a preparação de 55, 6 g de uma substância sólida e branca, certo químico constatou que precisou combinar 8,28 g de fósforo, com cloro. Determine a fórmula mínima ou empírica desse composto, dadas as massas molares em g/mol: P = 30,97, Cl = 35,46.
- Diminuindo a massa total do composto, pela massa do fósforo, obtemos a massa do Cloro, que será de 47,32 g:
Massa do fósforo (P) = 8,28 g
Massa do composto = 55, 6 g
Massa do cloro = (55,6 – 8,28) g = 47,32 g
- Precisamos passar esses valores para mol. Assim, é só dividir cada massa pela respectiva massa molar de cada elemento:
P = __8,28 g___ ≈ 0,267 mol
30,97 g/mol
Cl = __47,2 g___ ≈ 1,334 mol
35,46 g/mol
- Visto que os valores não são inteiros, para descobrir a fórmula mínima é preciso dividir todos os valores pelo menor deles, que é o 0,267:
P = 0,267_ = 1
0,267
Cl = 1,334_ ≈ 5
0,267
⇒ Assim, a fórmula mínima ou empírica desse composto é PCl5.
A vitamina C, cujo nome químico é ácido L-ascórbico ou simplesmente ácido ascórbico, é um agente redutor muito importante, sendo utilizada principalmente na indústria de alimentos como conservante de certos alimentos. Por exemplo, a laranja contém vitamina C; costuma-se, então, adicionar suco de laranja em saladas de frutas, para impedir a oxidação de frutas como a maçã. Determinado laboratório preparou vitamina C e calculou que em uma amostra havia 40,9% de carbono, 4,58% de hidrogênio e 54,5% de oxigênio. Considerando que essa amostra tinha exatamente 100 gramas, qual é a fórmula mínima da vitamina C? (Massas molares em g/mol: C = 12,01; H = 1,008 e O = 16,00).
- Transformação da proporção percentual para a proporção de massa de cada elemento em 100 g da amostra:
40,9 g de carbono, 4,58 g de hidrogênio e 54,5 g de oxigênio
- Dividindo pelas respectivas massas molares para saber quanto corresponde em quantidade de matéria (mol):
C = __40,9 g___ = 3,41 mol
12,01 g/mol
H = __4,58 g___ = 4,54 mol
1,008 g/mol
O = __54,5 g___ = 3,41 mol
16,00 g/mol
- Os átomos presentes na amostra de vitamina C estão na seguinte proporção 3,41 : 4,54 : 3,41. É preciso dividir pelo menor número (3,41) para que virem números inteiros:
C = 3,41 = 1
3,41
H= 4,54 ≈ 1,33
3,41
O = 3,41 = 1
3,41
- As moléculas contêm somente os números inteiros dos átomos e um dos átomos não está com o número inteiro. Assim, devemos multiplicar cada número por um fator correto de modo que todos os números possam ser levados a números inteiros. Por exemplo, 1,33 é igual a 4/3 (dentro do erro experimental), portanto podemos multiplicar os números por 3:
C = 1 . 3 = 3
H = 1,33 . 3 ≈ 4
O = 1 . 3 = 3
- Desse modo, encontramos a fórmula mínima da vitamina C: C3H4O3.
(UFF-RJ/2007) O esmalte dos dentes contém um mineral chamado hidroxiapatita - Ca5(PO4)3OH. Os ácidos presentes na boca, ao reagirem com a hidroxiapatita, provocam o desgaste do esmalte, originando as cáries. Atualmente, com o objetivo de prevenção contra as cáries, os dentifrícios apresentam em suas fórmulas o fluoreto de cálcio. Este é capaz de reagir com a hidroxiapatita, produzindo a fluorapatita - Ca5(PO4)3F - uma substância que adere ao esmalte, dando mais resistência aos ácidos produzidos, quando as bactérias presentes na boca metabolizam os restos de alimentos. Com base nas fórmulas mínimas das duas substâncias, pode-se afirmar que o percentual de fósforo nos compostos é, aproximadamente:
a) 0,18 %
b) 0,60 %
c) 6,00 %
d) 18,50 %
e) 74,0 %
- É preciso descobrir qual a massa do fósforo em cada composto e qual a massa total de cada amostra. Para tal, basta multiplicar o número de mol de cada elemento (que é dado pelo índice) pelas massas molares, respectivamente:
Ca5(PO4)3OH: Ca5(PO4)3F:
* Ca = 40,08 g/mol . 5 = 200,4 g * Ca = 40,08 g/mol . 5 = 200,4 g
* P = 30,97 g/mol . 3 = 92,91 g * P = 30,97 g/mol . 3 = 92,91 g
* O = 16,00 g/mol . 13 = 208,0 g * O = 16,00 g/mol . 12 = 192,0 g
* H = 1,008 g/mol . 1 = 1,008 g * F = 19,00 g/mol . 1 = 19,0 g
Massa total ≈502 g Massa total ≈504 g
- Agora, para descobrir a porcentagem do fósforo, basta realizar uma regra de três:
502 g de Ca5(PO4)3OH ---- 100% 504 g de Ca5(PO4)3F ---- 100%
92,91 g de P --------------- x 92,91 g de P --------------- x
x = 18,53 % x = 18,45 %
- Logo, os compostos apresentam aproximadamente 18,50% de fósforo, sendo, portanto, a letra “d” a alternativa correta.
(UFRN/2004) Na Antártida, certo cientista brasileiro estuda a ação dos gases do tipo clorofluorcarbono (CFC) sobre a camada de ozônio. Usando um balão-sonda, coletou uma amostra de ar estratosférico, da qual isolou um desses gases. Na análise de composição da substância isolada, detectou 31,4% de flúor (F) e 58,7% de cloro (Cl). A partir desses dados, concluiu que a fórmula mínima do composto é:
a) CF2Cl
b) CF2Cl2
c) CFCl2
d) CFCl
- Considerando uma amostra de 100g de CFC, temos que transformar a proporção porcentual para a proporção em massa de cada elemento na amostra. Assim, se são 31,4 % de F, serão 31,4 g de F e se são 58,7 % de Cl, serão 58,7 g de Cl. A massa do carbono é conseguida diminuindo a massa total pelas massas do flúor e do cloro:
Massa do C = 100 – (31,4 + 58,7) = 9,9 % = 9,9 g
- Dividindo pelas respectivas massas molares para saber quanto correspondem em quantidade de matéria (mol):
C = __9,9 g___ = 0,8 mol
12,01 g/mol
F = __31,4 g___ = 1,65 mol
19,00 g/mol
Cl = __58,7 g___ = 1,65 mol
35,46 g/mol
- Para se tornarem números inteiros, basta dividir todos os valores pelo menor número (0,8):
C = 0,8 = 1
0,8
F = 1,65 = 2
0,8
Cl = 1,65 = 2
0,8
- Portanto, a fórmula mínima é: CF2Cl2. A alternativa “b” é a correta.
