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Biblioteca de Química
Curso: Biblioteca de Química > Unidade 5
Lição 4: Composição molecular- Fórmulas empíricas, moleculares e estruturais
- Exemplo resolvido: calculando percentual de massa
- Exemplo resolvido: determinando uma fórmula empírica a partir do dado percentual do composto.
- Exemplo resolvido: determinando uma fórmula empírica a partir do dado de combustão.
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Exemplo resolvido: determinando uma fórmula empírica a partir do dado de combustão.
Na análise de combustão, um composto orgânico contendo alguma combinação dos elementos C, H, N e S é queimado e as massas dos produtos da combustão são registradas. Com base nesta informação, podemos calcular a fórmula empírica do composto original. Versão original criada por Sal Khan.
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Transcrição de vídeo
RKA12MC - Olá, meu amigo ou minha amiga!
Tudo bem com você? Seja muito bem-vindo ou bem-vinda a
mais um vídeo da Khan Academy Brasil. E, neste vídeo, vamos resolver um exemplo que tem como objetivo determinar
a fórmula empírica de um composto. Esta questão diz o seguinte: uma amostra de um composto contendo
apenas átomos de carbono e hidrogênio foi completamente queimada, produzindo
5,65 gramas de dióxido de carbono e 3,47 gramas de H₂O, ou água. Qual é a fórmula empírica do composto? Faça uma pausa aqui neste vídeo e
tente resolver isso sozinho ou sozinha. E aí, fez? Conseguiu? Se não, não tem problema.
Vamos fazer isso juntos agora. Bem, vamos tentar entender
o que está acontecendo aqui. O problema falou que a gente
tem um composto misterioso que contém apenas carbono e hidrogênio. Então, baseados nisso, podemos dizer que temos
algum número de carbono, que eu vou chamar de x, e algum número de hidrogênio,
que eu vou chamar de y. Ao colocar este composto na presença de
oxigênio molecular, vamos ter uma combustão. E aí, depois de queimado, ficaremos com
dióxido de carbono e um pouco de água. O que eu acabei de escrever aqui
é a descrição de uma reação química. Eu ainda não equilibrei isso. Eu poderia tentar, mesmo com x e y aqui,
mas esse não é o objetivo deste vídeo. O objetivo deste vídeo é
encontrar a fórmula empírica, e, para isso, a gente utiliza
as informações dadas no problema, como, por exemplo, a massa em
gramas de dióxido de carbono e a massa em gramas de água. Aí, com isso, nós podemos encontrar
quantos mols de dióxido de carbono e quantos mols de água nós temos. A partir dessas informações, a gente pode descobrir
[com] quantos mols de carbono começamos e [com] quantos mols de
hidrogênio começamos a reação. Aí, se a gente olhar
para essas proporções, a gente vai conseguir chegar
à fórmula empírica do composto. Então, apenas para começar, já que eu vou pensar
sobre o número de mols e as massas molares, a gente precisa saber aqui qual é a massa atômica
média do carbono, do hidrogênio e do oxigênio. E como podemos fazer isso? Bem, a gente precisa consultar na
tabela periódica dos elementos. Podemos ver que o hidrogênio tem uma
massa atômica média igual a 1,008. Vamos escrever isso aqui então.
Temos o hidrogênio com 1,008. Também temos o carbono,
e o carbono tem aqui 12,01. Com essas massas atômicas, podemos
pensar em termos das massas molares, ou seja, podemos dizer que
isso está em grama por mol. Isso aqui também está em grama por mol. Ah, por último e não menos
importante, temos o oxigênio. O oxigênio tem aproximadamente
16,00 gramas por mol. É a massa atômica média, mas a gente
pode pensar nisso como massa molar, em que esse número
corresponde à massa molar. Então, o oxigênio tem 16 gramas
por mol (aproximadamente, claro). Agora, o que a gente pode
fazer aqui é tentar descobrir quantos mols de carbono
que a gente vai ter no produto. Então, vamos fazer isso? Podemos ver que todo o carbono do produto
está no dióxido de carbono que está no produto. E nós temos aqui 5,65 gramas de CO₂. Aí, multiplicamos isto
aqui com 1 mol de CO₂ sobre a quantidade de gramas de
CO₂ que temos em 1 mol de CO₂. Bem, para encontrar esse valor, a gente tem que levar em
consideração que nós temos um carbono e dois oxigênios
nesta molécula de CO₂. Então, a massa molar aqui é
igual a 12,01 mais 2 vezes 16, isso em gramas por mol. Aí, aqui, temos
2 vezes 16, que é 32; somando 12,01 com 32,
temos como resposta 44,01. Isso, claro, em gramas por mol. Aqui, a gente cancela grama
de CO₂ com grama de CO₂, aí ficamos apenas com mol de CO₂. Mas ainda precisamos multiplicar isso com a quantidade de mols de carbono
que tem em cada mol de CO₂. Bem, sabemos que temos um mol de
carbono para cada um mol de CO₂, não é? Afinal, cada molécula de dióxido de
carbono tem apenas um carbono nele, não é? Agora que a gente já tem isto aqui, vamos
pegar a calculadora para fazer o cálculo? Bem, vamos fazer aqui esse cálculo: 5,65 dividido por 44,01,
e isso vezes 1. Bem, que é o mesmo
resultado, ou seja, 0,128. Claro, estamos arredondando isso. Então, isto aqui é
aproximadamente igual a 0,128. E qual é a unidade de medida? Gramas de dióxido de carbono
cancelaram gramas de dióxido de carbono. E, aqui, os mols de dióxido de carbono
cancelam os mols de dióxido de carbono. Assim, só me resta exatamente o que eu
quero, que é a quantidade de mols de carbono. Você pode fazer uma análise dimensional, mas também faz sentido fazer
isso de uma forma intuitiva. Se esta é a quantidade de gramas
de dióxido de carbono que temos, e um mol de dióxido de
carbono é 44,01 gramas, então 5,65 sobre isso vai nos dar a
fração de dióxido de carbono que temos. Então, seja qual for o número
de mols de dióxido de carbono, teremos o mesmo número de mols de carbono, afinal, temos um átomo de carbono
para cada molécula de dióxido de carbono. Então, tudo isso faz sentido. Agora, vamos fazer o mesmo
aqui com o hidrogênio? Sendo assim, vamos pensar sobre o
número de mols de hidrogênio no produto. Vamos fazer o mesmo exercício aqui. Ah, se você estiver inspirado ou
inspirada, e você não calculou antes, eu aconselho que você pause
o vídeo e faça isso agora. Bem, vamos fazer aqui? Sabemos que temos em nosso produto
3,47 gramas de água (3,47 gramas de H₂O). Agora, vamos pensar sobre
a quantidade de mols de H₂O? Para isso, a gente multiplica
isto aqui por 1 mol de H₂O pela massa em gramas de mol de H₂O, ou seja, em um mol de H₂O, qual
é a massa de H₂O que nós temos? Aqui no H₂O temos dois
hidrogênios e um oxigênio, então teremos 2 vezes 1,008 mais 1 vez
a massa média do oxigênio, que é 16, e isso em gramas por mol. Vamos ver o resultado disso? Isto
aqui é 2 vezes 1,008, que é 2,016. E, aí, adicionando 16
a isso, teremos 18,016. Então, colocamos o 18,016 aqui. Agora, se eu apenas calcular isso, eu vou
ter a quantidade de mols de água no produto, mas o que eu quero é a
quantidade de mols de hidrogênio. Sendo assim, quantos mols de hidrogênio
eu tenho para cada mol de água? Bem, eu vou ter dois mols de
hidrogênio para cada um mol de água, porque, em cada molécula de água,
eu tenho dois hidrogênios. Aí, cancelamos isso com isso, e vamos ter
apenas a quantidade de mols de hidrogênio. Fazendo esse cálculo na calculadora,
teremos 3,47 gramas de água dividido pela massa molar em
gramas da água, que é 18,016. Isso é quantos mols
de água que eu tenho. Agora, para cada molécula de
água, eu tenho dois hidrogênios, então eu vou multiplicar isto
aqui por 2. Assim, teremos 0,385. Aí, eu venho aqui e escrevo:
aproximadamente 0,385 mol de hidrogênio. Agora, sabemos o número de mols de hidrogênio
e o número de mols de átomos de carbono, aí, para descobrir a
fórmula empírica do composto, podemos pensar sobre a
proporção entre esses dois valores. Sendo assim, eu vou encontrar a proporção
de hidrogênio em relação a carbono, ou seja, quantos hidrogênios
eu tenho para cada carbono? Sendo assim, isto aqui vai ser igual a: eu tenho 0,385 mol de hidrogênio
sobre 0,128 mol de carbono. Então, quanto é isso? Parece que é algo próximo de 3, não é? Eu acredito fortemente que seja isso, mas vamos
fazer isso aqui na calculadora para ter certeza? Eu pego 0,385 e divido por 0,128, e
pronto! Eu tenho algo bem próximo de 3. Então, isto aqui é aproximadamente 3. Com isso, eu posso dizer que, para cada carbono,
eu tenho três hidrogênios no meu composto original (nesta coisa bem aqui). Portanto, a fórmula empírica
do nosso composto original é que, para cada carbono,
eu tenho três hidrogênios. Então, eu tenho algo igual
a CH₃. E pronto, terminamos! Eu espero que você tenha compreendido
tudo direitinho o que conversamos aqui. E, mais uma vez, eu quero deixar para
você um grande abraço, e até a próxima!