Fórmula mínima ou empírica e Fórmula molecular

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