Os átomos e as fórmulas químicas
1- A cafeína é um alcalóide presente nos grãos de café e nas folhas de chá, atuando como estimulante do sistema nervoso central. Um mol de cafeína contém 4,8 x1024 átomos de carbono, 10 mol de átomos de hidrogênio, 56g de nitrogênio e 1,2 x 1024 átomos de oxigênio. A fórmula molecular da cafeína é:
a) C6H10N5O12
b) C48H10N56O12
c) C8H10N4O2
d) C5H5N6O2
e) C8H10N2O2
Resolução:
12g de C ---6,02x1023 átomos
X ---4,8x1024 átomos 95,68 g de C 12 g de C ---1 mol
95,68 g de C----x, x = 7,97 mol de C H = 10 mol
14 g de N----1mol
56 g de N--- x , x = 4 mol de N 16g de O---6,02x1023 átomos
x--- 1,2x1024 átomos, x = 31,89 g de O 16 g de O---1 mol
31,89 g de O ----x, x = 1,99 mol de O Reposta correta letra C, C8H10N4O2
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 Resolução:
31,4% de F 58,7% de Cl 9,9% de C
19 g de F ---1 mol
31,4g de F ---x , x= 1,65 mol de F 35,5 g ---1mol
58,7g ---x, x = 1,65 mol de Cl 12 g de C ---1 mol
9,9 g de C ---x , 0,825 mol de C C0,825F1,65Cl1,65
Dividindo todos os termos por 0,825 = CF2Cl2
3- A glicose é usada pelas células como fonte de energia e intermediário metabólico. A análise quantitativa da glicose em determinado experimento mostrou que 3,00 g dessa substância contêm 1,20 g de carbono, 0,20 g de hidrogênio e 1,60 g de oxigênio.
a) Determine 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.
Resolução:
180 g de glicose --- 1 mol
3 g de glicose ----x , x= 0,0167 mol de glicose 12 g de C ---- 1 mol
1,20 g --- x , x = 0,1 mol de C 1 g --- 1 mol de H
0,20 g ---- x , x = 0,2 mol de H 16 g --- 1 mol de O
1,60 g ---- x , x = 0,1 mol de O
0,0167 mol de glicose ----0,1 mol de C
1 mol de glicose --- x x = 6 mol de C 0,0167 mol de glicose ----0,2 mol de H
1 mol de glicose --- x x = 12 mol de H 0,0167 mol de glicose ----0,1 mol de O
4- A análise de uma substância desconhecida revelou a seguinte composição centesimal: 62,1% de carbono, 10,3% de hidrogênio e 27,5% de oxigênio. Pela determinação experimental de sua massa molar, obteve-se o valor 58,0 g/mol. É correto concluir que se trata de um composto orgânico de fórmula molecular: (Massas atômicas: C = 12, H = 1, O = 16)
a) C3H6O2.
b) CH6O2.
c) C2H2O2.
d) C2H4O2.
e) C3H6O.
Resolução
12 g de C ---- 1mol
62,1 g de C ---- x , x = 5,175 mol de C / 1,72 mol = 3 1 g --- 1mol
10,3 g ---x, x = 10,3 mol de H /1,72 mol = 6 16 g --- 1 mol
27,5 g ---- x x = 1,72 mol de O /1,72 mol = 1 Resposta correta: C3H6O
5-A determinação da fórmula mínima através da análise elementar é importante na determinação da fórmula molecular das substâncias químicas. Uma substância de massa molecular 200 contém 72% de carbono, 16% de oxigênio e 12% de hidrogênio. Qual a sua fórmula molecular?
a) C13H28O
b) C10H16O4
c) C3H6O3
d) C9H12O5
Resolução: 200 g ----100%
X ---72% de C, x= 144 de C 1 mol ---12g
X mol --- 144 g , 12 mol de C 200 g ---- 100%
X --- 16% , x= 32 g de O, 1 mol de O --- 16 g
x--- 32 g , x= 2 mol de O 200 g ----100%
X ---12% X = 24 g H
1 mol de H ---- 1g
X --- 24 g x= 24 mol de H Reposta correta letra E
6- 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).
Resolução:
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/ 12,01 g/mol = 3,41 mol H =4,58 g / 1,008 g/mol= 4,54 mol O = 54,5 g /16,00 g/mol = 3,41 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 /3,41= 1 H= 4,54/3,41≈ 1,33
O = 3,41/13,41= 1
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.
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)%
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 elemento =
Massa do elemento na amostra / massa total da amostra x 100 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
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%.
Resposta correta letra D
8- A decomposição de carnes e peixes pela ação de bactérias resulta na formação de uma substância chamada cadaverina. O odor dessa substância é bem desagradável. Sua fórmula percentual é C58,77% H13,81% N27,40% e sua
massa molar é igual a 102 g/mol. Determine a forma molecular da cadaverina. a) C5H14N2.
b) C5H7N2.
c) C10H28N4.
d) C2H7N.
e) C4H14N2.
1º passo: Determinar a fórmula mínima da cadaverina por meio da composição percentual em massa: Temos: 58,77 % de C, 13,81% de H e 27,40% de N. Dividimos cada valor desses, considerando em gramas, pelas respectivas massas molares:
C = 58,77/12 = 4,8975 H = 13,81/1 = 13,81 N = 27,40/14 = 1,9571
Agora pegamos esses valores e dividimos cada um pelo menor entre eles, que é o 1,229:
C = 4,8975/1,9571 ≈ 2,5
H = 13,81/1,9571 ≈ 7
N = 1,9571/ 1,9571 = 1
valores encontrados por 2: C = 2,5 . 2 = 5
H = 7 . 2 = 14 N = 1 . 2 = 2
Assim, a fórmula mínima da nicotina é: C5H14N2.
2º passo – Determinar primeiro a massa da fórmula mínima e depois calcular quantas fórmulas mínimas são necessárias para se chegar à massa molar da substância:
C5H14N2 = (5 .12) + (14 .1) + (2 .14) = 102 g/mol
A massa molar da fórmula mínima é exatamente igual à da fórmula molecular, portanto, elas são iguais: C5H14N2.
