Cálculo de Fórmulas
As Fórmulas na Química......
Ao longo dos anos foram descobertas várias substancias químicas. Então para que possamos identificá-las, se utiliza nomes e fórmulas.
Fórmula Molecular: Na Química, é aquela que informa apenas o número de átomos em uma molécula, considerada, portanto, incompleta, pois priva-nos da compreensão das ligações entre estes átomos e a distribuição eletrônica em tais ligações.
Veja a seguinte fórmula molecular:
C3H6O
A partir dela, pode-se concluir que em um mol dessa substância existem 3 mols de átomos de carbono, 6 de hidrogênio e 1 de oxigênio.
Porém, não podemos saber a qual substância ela se refere.
Cálculo da Fórmula Centesimal
A fórmula percentual ou centesimal indica a massa de cada elemento químico presente em 100 partes de massa de uma amostra, ou seja, refere-se à porcentagem (%) em massa de cada elemento da substância.
A fórmula percentual é importante, pois ela é o ponto de partida para se determinar as outras fórmulas químicas dos compostos, como a fórmula mínima ou empírica e a fórmula molecular.
A fórmula matemática usada para calcular essa porcentagem é dada por:
Porcentagem de massa do elemento = massa do elemento na amostra . 100% massa total da amostra
Usa-se também a regra de três para realizar esses cálculos.
Exercícios Resolvidos:
Questão 01 - Determine a fórmula percentual de um sal inorgânico, sendo que a análise de sua amostra indicou que em 50 g dessa substância existem 20 g de cálcio, 6 g de carbono e 24 g de oxigênio.
Resposta Questão 1
- Usando a fórmula:
% de massa do cálcio = massa do cálcio na amostra X 100%
massa total da amostra
massa total da amostra
Porcentagem de massa do cálcio = 20g X 100%
50 g
Porcentagem de massa do cálcio = 40 %
Porcentagem de massa do carbono = 6 g X 100% 50 g
Porcentagem de massa do carbono = 12 %
Porcentagem de massa do oxigênio = 24 g X 100%
50 g
Porcentagem de massa do oxigênio = 48 %
Assim, a fórmula centesimal pode ser expressa por:Ca40%C12%O48%
- Esse mesmo cálculo pode ser feito por regra de três, tomando-se uma amostra de 100 g:
Substância Massa de Ca
50g------------------20g de Ca
100 g --------------- x
x = 40 g de Ca em 100 g de amostra ou 40% de Ca.
Substância massa de C
50g----------------6g de C
100 g --------------- y
y = 12 g de Ca em 100 g de amostra ou 12% de C.
Substância massa de O
50g----------------24g de O
100 g --------------- w
w = 48 g de Ca em 100 g de amostra ou 48% de O.
Questão 02 - A glicose é um composto orgânico produzido pelos vegetais por meio do processo de fotossíntese, sendo que, posteriormente, suas moléculas se combinam para gerar a celulose e o amido. A celulose constitui a parede das células e o amido é armazenado em diversos órgãos vegetais. Determine a fórmula percentual da glicose, sendo que na decomposição de 1,8 g foram produzidas: 0,72 g de carbono, 0,12 g de hidrogênio e 0,96 g de oxigênio.
Resposta Questão 02
Assim, usa-se essa fórmula para cada elemento:
Porcentagem de massa do carbono = 0,72 g . 100% = 40 %
1,8 g
Porcentagem de massa do hidrogênio= 0,12 g . 100% = 6,67%
1,8 g
Porcentagem de massa do oxigênio = 0,96 g . 100% = 53,33%
1,8 g
- Assim, a fórmula centesimal pode ser expressa por:C40%H6,67%O53,33%
- O outro caminho que poderia ser seguido seria por regra de três, tomando uma amostra de 100 g:
Substância massa de C
1,8 g ---------------- 0,72 g de C
100 g --------------- x
x = 40 g de C em 100 g de amostra ou 40% de C.
Substância massa de H
1,8 g ---------------- 0,12 g de C
100 g --------------- x
x = 6,67 g de H em 100 g de amostra ou 6,67% de H.
Substância massa de O
1,8 g ---------------- 0,96 g de O
100 g --------------- x
x = 53,33 g de O em 100 g de amostra ou 53,33% de O.
Questão 03 - Se estivermos gerando hidrogênio da água para ser usado como combustível e precisarmos saber quando será gerada determinada massa de água, qual é a porcentagem de massa do hidrogênio na água?
Resposta Questão 3
- Precisamos saber a massa de hidrogênio em uma molécula de água e a massa total dessa molécula:
H2O = (2 mol . 1,008 g/mol) + (1mol . 16,00 g/mol) = 18,016 g
H = 2 mol . 1,008 g/mol = 2,016 g
Porcentagem de massa do Hidrogênio = _2,016 g_ . 100%
18,016 g
Porcentagem de massa do Hidrogênio = 11,19%
- Ou fazendo por regra de três:
Substância massa de H
18,016 g -------- 2,016 g de H
100 g --------------- x
x = 11,19 g de C em 100 g de amostra ou 11,19% de H.
Questão 04 - (UFC – CE) Uma amostra pesando 5,0 g de uma liga especial usada na fuselagem de aviões, contendo alumínio, magnésio e cobre, foi tratada com álcali para dissolver o alumínio e reduziu seu peso para 2,0 g. Esse resíduo de 2,0 g, quando tratado com ácido clorídrico, para dissolver o magnésio, reduziu-se para 0,5 g de cobre. Determine a composição centesimal dessa liga especial.
Resposta Questão 4
- Se a liga tinha no total a massa de 5,0 g e depois que o alumínio se dissolveu restaram 2,0 g, isso significa que a massa de alumínio era de 3,0 g. Com o mesmo raciocínio, temos que 1,5 g é a massa do magnésio e 0,5 g a massa do cobre. Jogando esses valores na fórmula da porcentagem de cada elemento no composto, temos:
Porcentagem de massa do alumínio = 3,0 g . 100% = 60%
5,0 g
Porcentagem de massa do magnésio = 1,5 g . 100% = 30%
5,0 g
Porcentagem de massa do cobre = 0,5 g . 100% = 10%
5,0 g
- Ou por regra de três:
Substância massa de Al
5,0 g -------- 100 %
3,0 g --------------- x
x = 60% de Al
Substância massa de Mg
5,0 g -------- 100 %
1,5 g --------------- x
x = 30% de Al.
Substância massa de Cu
5,0 g -------- 100 %
0,5 g --------------- x
x = 10% de Al.
- Assim, a fórmula percentual da liga é Al60%Mg30%Cu10%
Questão 05 - (UFM-RS) A fórmula percentual indica a massa de cada elemento químico que existe em 100 partes de massa da substância. Considerando a sacarose, C12H22O11, açúcar extraído da cana de açúcar e da beterraba, é correto afirmar que a composição percentual do carbono, de hidrogênio e de oxigênio nessa molécula é respectivamente:
a) (40,11; 7,43 e 52,46)%
b) (43,11; 5,43 e 51,46)%
c) (41,11; 8,43 e 50,46)%
d) (42,11; 6,43 e 51,46)%
e) (43,11; 4,43 e 52,46)%
Resposta Questão 5
- Descobrindo a massa de cada elemento em uma molécula de sacarose:
C = (12 mol . 12 g/mol) = 144 g
H = ( 22 mol . 1 g/mol) = 22 g
O = (11 mol . 16 g/mol) = 176 g
- Somando as massas dos elementos para saber a massa total de 1 mol da sacarose: (114 + 22 + 176) g = 342 g.
- Jogando esses valores na fórmula da porcentagem de cada elemento no composto, temos:
Porcentagem de massa do carbono = 144 g . 100% = 42,11%
342 g
Porcentagem de massa do hidrogênio = 22 g . 100% = 6,43%
342 g
Porcentagem de massa do oxigênio = 176 g . 100% = 51,46%
342 g
- Ou por regra de três:
Substância massa de C
342 g -------- 144 g de C
100 g ---------x
x = 42,11 g de C em 100 g de amostra ou 42,11% de C.
Substância massa de H
342 g -------- 22 g de H
100 g --------- x
x = 6,43 g de H em 100 g de amostra ou 6,43% de H.
Substância massa de O
342 g -------- 176 g de O
100 g --------- x
x = 51,46 g de O em 100 g de amostra ou 51,46% de O.
- Assim, a fórmula percentual da sacarose é C42,11%H6,43%O51,46%.
Cálculo da Fórmula Mínima
Fórmula mínima (ou empírica) indica a proporção, expressa pelos números inteiros, entre os átomos presentes num agregado atômico, ou íons num agregado iônico.
Conhecendo-se quanto de cada elemento está presente numa determinada amostra de substância, é possível calcular sua fórmula mínima.Conhecendo-se a fórmula molecular de uma substância, sua fórmula mínima é determinada através de "simplificação matemática" dos índices dos elementos na fórmula molecular. Em muitos casos as fórmulas mínima e molecular são as mesmas.
substância
|
Fórmula molecular
|
fórmula mínima
|
água oxigenada
|
H2O2
|
HO
|
benzeno
|
C6H6
|
CH
|
eteno
|
C2H4
|
CH2
|
propeno
|
C3H6
|
CH2
|
buteno
|
C4H8
|
CH2
|
ácido nítrico
|
HNO3
|
HNO3
|
glicose
|
C6H12O6
|
CH2O
|
Observe que substâncias diferentes, como o eteno, propeno e buteno, podem apresentar a mesma fórmula mínima. Isto não acontece com a fórmula molecular, que é característica de cada substância.
A fórmula mínima de uma substância geralmente é expressa da seguinte maneira:
(fórmula mínima)n
onde n, é um número inteiro. Para a água oxigenada temos (HO)n onde n = 2 e para a glicose (CH2O)n onde n = 6.
Exemplo:
Calcular a fórmula mínima de um composto que apresenta 43,4% de sódio, 11,3% de carbono e 45,3% de oxigênio. Dados: massas atômicas: Na = 23; C = 12; O = 16
Resolução
Vamos adotar o seguinte esquema:
Dados
|
Divisão das porcentagens pelas respectivas massas atômicas
|
Divisão pelo menor dos valores encontrados (0,94)
|
43,4% Na
|
43,4/23 = 1,88
|
1,88/0,94 = 2
|
11,3% C
|
11,3/12 = 0,94
|
0,94/0,94 = 1
|
45,3% O
|
45,3/16 = 2,82
|
2,82/0,94 = 3
|
Fórmula mínima = Na2CO3
OBS.: No esquema explicado, acontece freqüentemente o seguinte: dividindo-se todos os valores pelo menor deles (coluna 3), nem sempre chegamos a um resultado com todos os números inteiros. Por exemplo, num outro problema, poderíamos ter a proporção 2 : 1,5 : 3; no entanto, multiplicando esse valores por 2, teremos 4 : 3 : 6. Generalizando, diremos que, às vezes, no final do problema somo obrigados a efetuar uma "tentativa", multiplicando todos os valores por 2, ou por 3, etc. (sempre um número inteiro pequeno), a fim de que os resultados finais tornem-se inteiros.
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Postado por: Ana Camila DSB
Obrigado! As explicações são ótimas! Acho que tiro 10 na prova de hoje haha.
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