Formulas Químicas para Vestibular e Ensino Médio

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 PCl_5.

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: C₃H₄O_3.

Usando um espectrômetro de massas determinou-se que a massa molar da vitamina C é 176,12 g/mol. Sabe-se que a fórmula empírica ou mínima dessa substância é C₃H₄O₃. Com base nessas informações, qual é a fórmula molecular da vitamina C?

·         Pela fórmula mínima sabemos que há 3 átomos de carbono (massa atômica 12,01), 4 átomos de hidrogênio (massa atômica 1,008) e 3 átomos de oxigênio (massa atômica 16). Com isso, podemos calcular a massa da fórmula mínima:

C = 12,01 . 3 = 36,03
H = 1,008 . 4 = 4,032
O =16. 3 = 48__________
Massa de C₃H₄O₃ = 88,062

·         Em seguida, calculamos quantas vezes a fórmula mínima “cabe” na fórmula molecular da vitamina C:

       Massa molecular____= 176,12 = 2
Massa da fórmula mínima     88,062

·         Isso significa que a proporção de átomos na fórmula molecular é 2 vezes a indicada pela fórmula mínima: 2 . (C₃H₄O₃):

C = 3. 2= 6
H = 4.2=8
O=3. 2= 6

·         A fórmula molecular da vitamina C é C₆H₈O₆

“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.”

Resolução:

·         Usando a fórmula:

Porcentagem de massa do cálcio = massa do cálcio na amostra . 100%
                                                                    massa total da amostra

Porcentagem de massa do cálcio = 20 g . 100%
                                                                50 g

Porcentagem de massa do cálcio = 40 %

Porcentagem de massa do carbono = 6  g . 100%
                                                                    50 g

Porcentagem de massa do carbono = 12 %

Porcentagem de massa do oxigênio = 24  g . 100%
                                                                     50 g

Porcentagem de massa do oxigênio = 48 %

Assim, a fórmula centesimal pode ser expressa por:Ca_40%C_12%O_48%

·         Esse mesmo cálculo pode ser feito por regra de três, tomando-se uma amostra de 100 g:

Substância           massa de Ca
50 g ----------------20g de Ca
100 g --------------- x

x = 40 g de Ca em 100 g de amostra ou 40% de Ca.

Substância           massa de C

50 g ---------------- 6 g de C
100 g --------------- y

y = 12 g de Ca em 100 g de amostra ou 12% de C.

Substância           massa de O
50 g ----------------24g de O
100 g --------------- w

w = 48 g de Ca em 100 g de amostra ou 48% de O.

1) 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)%

2) (Ufse SE/1995)

Observe as fórmulas moleculares abaixo:

I. CH₄

II. C₂H₂

III. C₂H₅

IV. C₃H₆

V. C₆H₆

Têm fórmulas mínimas iguais:

a) I e II

b) I e III

c) I e IV

d) II e III

e) II e IV

3) (Mackenzie SP/1996). Fórmula Mínima:

A composição centesimal de uma substância é 40% de carbono, 6,7% de hidrogênio e 53,3% de oxigênio. O peso molecular da fórmula mínima é:

(Dados:C = 12; H = 1; O = 16)

a) 26

b) 28

c) 34

d) 30

e) 32

4) (Osec SP/1995). Fórmula Mínima:

As fórmulas mínimas de acetileno (C₂H₂); glicose (C₆H₁₂O₆); água oxigenada (H₂O₂) e sulfato de sódio (Na₂SO₄) são respectivamente:

a) C₂H₂; C₆H₁₂O₆; H₂O₂ e Na₂SO₄.

b) C₂H₂; CH₂O; H₂O₂ e Na₂SO₂.

c) CH; CH₂O; HO e Na₂SO₄.

d) CH; C₃H₄O₃; HO e Na₂SO₄.

e) C₂H₂; C₃H₆O₃; H₂O₂ e Na₂SO₄.

5) (Uff RJ/1996/1ªFase)

Para o composto cuja composição centesimal vale: C = 42,10%, H = 6,48% e O = 51,42%, a fórmula mínima é:

a) C₂H₃O₃

b) CH₂O

c) C₂H₂O₃

d) C₂H₆O₃

e) C₃H₈O

6) A análise quantitativa da glicose mostrou que 3,00 g dessa substância contêm 1,20 g de carbono, 0,20 g de hidrogênio e 1,60 g de oxigênio. Determine:

a)      a fórmula percentual em massa da glicose;

b)      a fórmula molecular da glicose, sabendo-se que sua massa molecular é igual a 180 e que as massas atômicas são: C = 12, H = 1 e O = 16.

7) Determine a fórmula mínima de um composto que encerra 40,0 % de C, 6,7 % de H e 53,5 % de O.

Dados: C = 12; H = 1; O = 16

8) Determine a fórmula empírica ou estequiométrica de um composto que encerra 28,12 % de Al, 21,87 % de Si e 50,00 % de O.

Dados: Al = 27; Si = 28; O = 16