Introdução
Mais uma vez estou
aqui, hoje para trazer uma postagem sobre a fórmula mínima ou empírica e fórmula molecular. O objectivo é lhe ajudar a ultrapassar algumas das dificuldades que
possa ter nesta matéria que não é de domínio de muitos , portanto, farei o
máximo possível de explicar detalhadamente cada componente do tema para que
isto fique bem claro, mas peço , em primeiro lugar, a tua paciência e
acima de tudo muita atenção para melhor compreensão.
Salientar
que a fórmula mínima e molecular podem ser iguais em
alguns compostos, ou seja, em alguns compostos a fórmula mínima é igual a
fórmula molecular. Um exemplo desse composto , é a água ($H_2O$), que
coincidentemente a fórmula mínima ($H_2O$) é igual a fórmula molecular ($H_2O$).
Conforme já disse, são alguns compostos não todos.
O outro caso que
importa referenciar aqui, é, em alguns casos, diferentes compostos podem
ter diferentes fórmula moleculares mas terem a mesma fórmula mínima. Como
exemplo, podemos considerar o metanal ( aldeído fórmico) que tem
a fórmula molecular ($CH_2O$) e a glicose ($C_6H_{12}O_6$) ambos
têm a fórmula mínima ($CH_2O$).
Para o
nosso post vamos tomar como exemplo, o seguinte exercício:
Determine
as fórmulas mínima e molecular da seguinte substância:
A Cafeína , contém
49,5% de C ; 5,15% de H ; 28 ,9%
de N e 16,5% deO . Massa molar de
aproximadamente: 195 g/ mol .
FÓRMULA MÍNIMA OU EMPÍRICA
Como forma de
organização vamos em primeiro lugar, tirar os nossos dados:
Dados
Carbono (C) =
49,5%
Hidrogénio (H) =
5,15%
Nitrogénio (N) =
28,9%
Oxigénio (O) =
16,5%
O primeiro
passo , é passar esses valores para gramas, considerando uma massa de
100g de amostra .Observe:
Carbono (C)
100 g ________ 100%
C ___________ 49,5%
100 g ∙ 49,5% = C ∙ 100%
C = 49,5 g
Hidrogénio (H)
100 g _________ 100%
H ____________ 5,15%
H = 5,15 g
Nitrogénio (N)
100 g __________ 100%
N _____________ 28,9%
N = 28,9 g
Oxigénio (O)
100 g ________ 100%
O ___________ 16,5%
O = 16,5 g
Já temos todos os
valores transformados em gramas, então o passo seguinte é, vamos dividir cada
massa de cada elemento químico pela respectiva massa atómica, em outras
palavras vamos calcular o número de mols .
Massas atómicas:
C = 12 u ; H =
1 u ; N = 14 u; e O = 16 u.
Carbono (C)
$C=\frac{49,5g}{12g/mol}$
$C$ = $4,12 mol$
Hidrogénio (H)
$H=\frac{5,15g}{1g/mol}$
$H$ = $5,15 mol$
Nitrogénio (N)
$N=\frac{28,9g}{14g/mol}$
$N$ = $2,06 mol$
Oxigénio (O)
$O=\frac{16,5g}{16g/mol}$
$O$ = $1,03 mol$
Feito isto, escolher
o menor número obtido nas divisões acima feitas, neste caso o menor número
é o 1,03 . A seguir dividir todos os outros números
pelo menor escolhido:
Carbono (C)
$C=\frac{4,12}{1,03}$ = 4
Hidrogénio (H)
$H=\frac{5,15}{1,03}$ = 5
Nitrogénio (N)
$N=\frac{2,06}{1,03}$ = 2
Oxigénio (O)
$O=\frac{1,03}{1,03}$ = 1
Finalmente já temos os índices para a nossa fórmula mínima.
ATENÇÃO!
É importante
seguirmos a ordem dada pelo exercício no qu e diz respeito aos elementos químicos. Neste caso, a ordem é Carbono
– Hidrogénio – Nitrogénio –Oxigénio .
Os índices de cada
elemento são:
C = 4
H = 5
N = 2
O = 1
Portanto a fórmula
mínima é:
$C_4H_5N_2O$
FÓRMULA MOLECULAR
Para obtermos a fórmula
molecular vamos em primeiro lugar calcular a massa da fórmula mínima ($C_4H_5N_2O$) .
$M$($C_4H_5N_2O$) = 4 x 12 + 5 x 1 + 2 x 14 + 1 x 16
= 97
Lembrar que o
exercí cio diz-nos que temos a massa molar igual a 195 g/ mol ,
então agora vamos dividir a massa molar dada pelo exercício pela massa molar da
fórmula mínima:
$n=\frac{Massa
molar}{massa da fórmula mínima}$
$n=\frac{195}{97}$
$n$ = $2$
Por fim
multiplicar a fórmula mínima pelo valor de n, que é o 2:
$2$ x ($C_4H_5N_2O$)
Como resultado temos a fórmula molecular: ($C_8H_{10}N_4O_2$)
ALGUNS CASOS A CONSIDERAR SOBRE FÓRMULA
MÍNIMA E MOLECULAR
Se por exemplo, o
exercício , pede-nos para determinarmos a fórmula molecular sem
primeiro termos a fórmula mínima também é possível fazer.
1. Como os
195 g/mol correspondem a massa dada pelo exercício, então este valor equivale a
100%:
2. Agora
temos que calcular a massa presente em cada percentagem de cada elemento
químico>
Carbono (C)
195 g __________
100%
C ______________ 49,5%
C = 96,522 g
Hidrogénio (H)
195 g __________ 100%
H _____________ 5,15%
H = 10,0425 g
Nitrogénio (N)
195 g __________ 100%
N ______________ 28,9%
N = 56,355 g
Oxigénio (O)
195 g __________ 100%
O _____________ 16,5%
O = 32,175 g
3. Dividir cada
massa de cada elemento pela respectiva massa atómica:
Carbono (C)
$C=\frac{96,525}{2}$ = 8
Hidrogénio (H)
$H=\frac{10,0525}{1}$ = 10
Nitrogénio (N)
$N=\frac{55,355}{14}$ = 4
Oxigénio (O)
$O=\frac{32,175}{16}$ = 2
5 . Escrever a fórmula molecular
$C_8H_{10}N_4O_2$
REVISÃO: 10/11/2020
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