No geral, as substâncias encontradas na Natureza
consistem numa mistura de várias substâncias, ou seja, são sempre acompanhadas
de impurezas. Para que se possa obter uma substância na sua forma mais pura é importante
ter-se o cuidado de separar as substâncias antes de usá-las. Estas práticas são
comuns na indústria, sobretudo na indústria farmacéutica que requer o uso de
reagentes altamente purificados nos seus processos.
Quando tem-se uma amostra de determinado material,
além da substância de interesse para efectuar as reacções químicas, ou seja,
além da substância que de facto irá reagir (parte pura da amostra), tantas outras podem estar presente, tais
substâncias designamos de impurezas.
As impurezas não têm importância sob ponto de vista
prático uma vez que não participarão da reacção e com isso não contribuirão na
quantidade de produtos obtidos.
Quando efectuamos cálculos estequiométricos
envolvendo grau de pureza há que tomar uma atenção redobrada com vista a não
incluir nos cálculos as quantidades referentes as impurezas, portanto, sempre
nos interessam as quantidades de reagentes puros nos cálculos.
De um modo geral, na estequiometria envolvendo grau
de pureza podemos encontrar três (3) situações:
• O exercício nos fornece o grau de pureza do
reagente e pede para calcular a quantidade do (s) produtos (s) que se forma (m)
considerando esse grau de pureza;
• O
exercício nos fornece o grau de pureza do reagente e a quantidade de um produto
que se formou e pede para calcular a quantidade de reagente impuro que seria
utilizado, ou seja, que seria tomado como amostra;
•
O exercício fornece a quantidade de um produto formado a partir de determinada
quantidade de reagente e pede para calcular o grau de pureza do reagente.
Para um melhor entendimento resolveremos um exercício para cada uma das situações acima descritas.
EXEMPLO 1
1a Situação: Fornece o grau de pureza do reagente e pede
para calcular a quantidade do produtos que se forma
(UEM 2020) Determine a massa de ferro que pode ser obtida a partir de
1000 t de minério hematite contendo 80% de Fe2O3:
Fe2O3(s) + 3
CO(g) → 2 Fe(s)
+ 3 CO2(g)
Massas
atómicas: Fe = 56 u; C = 12 u; O = 16 u.
A . 280 t
B . 560 t
C . 56 t
D . 116 t
E
. 560 kg
RESOLUÇÃO
1o
Passo: Escrever a equação da reacção e acertar
Felizmente neste caso a equação
da reacção já foi dada e está devimente acertada:
Fe2O3(s) + 3
CO(g) → 2 Fe(s)
+ 3 CO2(g)
2o Passo: Calcular a parte da nossa amostra:
Dado que o grau de pureza é de
80% isso significa que das 1000 toneladas de minério apenas 80% dessa quantidade é que corresponde ao Fe2O3,
isto é, apenas 80% das 1000 t nos interessam na reacção, então temos que
determinar essa quantidade pura:
100% _________ 1000 t
80% _________ x
100% · x = 80% · 1000 t
x
= 80% · 1000 t
100%
x = 800 t (
quantidade pura)
Portanto, das 1000 toneladas apenas 800 t
correspondem efectivamente a quantidade de Fe2O3 e as 200
toneladas restantes são de impurezas que não interessam nos cálculos.
3o
Passo: Estabelecer a proporção em mol
Fe2O3(s) + 3
CO(g) → 2 Fe(s)
+ 3 CO2(g)
1 mol 3 mol 2 mol 3 mol
4o
Passo: Calcular as massas molares das substâncias envolvidas:
M(Fe2O3) = 2 x 56 + 3 x 16 = 160 g/mol
M(Fe) = 56 g/mol
5o Passo: Estabelecer as proporções entre os dados retirados
da equação e os dados fornecidos e efectuar os cálculos necessários:
Fe2O3(s) + 3
CO(g) → 2 Fe(s)
+ 3 CO2(g)
1 mol 3 mol 2 mol 3 mol
160 g ______________ 2 · 56 g
800 t ______________ y
160 g · y = 800 t · 2 · 56 g
y = 800 t · 2 · 56 g
160 g
y = 560 t
Alternativa: B
EXEMPLO
2
2a Situação: Pede para calcular a quantidade de reagente
impuro que seria utilizado, ou seja, que seria tomado como amostra:
Para obtermos 8,8 g de anidrido carbónico pela queima total de umcarvão
de 75% de pureza, iremos precisar de:
A 3,2 g de carvão
B 2,4 g de carvão
C 1,8 g de carvão
D 0,9 g de carvão
E
2,0 g de carvão
RESOLUÇÃO
1o Passo: Escrever a equação da reacção e acertar
C + O2 → CO2
2o Passo: Estabelecer a proporção em mol
C +
O2 → CO2
1 mol 1 mol 1 mol
3o
Passo: Estabelecer as proporções entre
os dados retirados da equação e os dadosfornecidos e realizar os cálculos
C +
O2 → CO2
1 mol 1 mol 1 mol
12 g _____________ 44 g
y
________________ 8,8 g
12 g · 8,8 g = y · 44 g
y = 12 g · 8,8 g
44
g
y = 2,4 g
Como o grau de pureza é de 75% e a massa do produto
formado é de 8,8 g de CO2, isso significa que estes 8,8 g de CO2
foram obtidos considerando-se a pureza de 75% de carvão. O cálculo acima feito
foi para determinar a quantidade de carvão (carbono) que efectivamente reagiu
para produzir os 8,8 g de CO2.
4o
Passo: Determinar a massa do reagente impuro tomado como amostra
Já vimos que a massa de carvão que de facto reagiu foi de 2,4 g, mas o
que nos interessa é, qual foi a massa total de carvão que foi tomada como
amostra no seu todo, assim:
75% __________ 2,4 g
100% __________ x ⇒ x = 3,2 g
de carvão
Alternativa: A
EXEMPLO 3
3a Situação: Pede para calcular o grau de pureza do reagente
O clorato de potássio (KClO3) pode ser decomposto por aquecimento, segundo a
equação:
2KClO3 (s) → 2KCl(s) + 3O2(g)
A decomposição de 2,45 g de
uma amostra contendo KClO3, produziu 0,72 g de O2.
Considerando que a reacção foi completa e que somente o KClO3 reagiu
sob aquecimento, esta amostra contém:
A 100% de KClO3
B 90% de KClO3
C 75% de KClO3
D 60% de KClO3
E 30% de KClO3
RESOLUÇÃO
1o Passo: Escrever a equação da reacção e acertar
2KClO3 (s) → 2KCl(s) + 3O2(g) (A
equação nos foi dada e encontra-se já acertada)
2o Passo: Estabelecer a proporção em mol
2KClO3 (s) → 2KCl(s) + 3O2(g)
2 mol 2
mol 3 mol
3o Passo: Estabelecer
as proporções entre os dados retirados da equação e os dadosfornecidos e
realizar os cálculos
Neste caso, reagiu-se 2,45 g de
KClO3 e contudo obteve-se 0,72 g de O2 e o que queremos
saber é a massa de KClO3 que efectivamente reagiu para produzir os
0,72 g de O2 :
2KClO3 (s) → 2KCl(s) + 3O2(g)
2 mol 2 mol 3 mol
2 · 122,5 g ___________ 3 · 32 g
z _______ 0,72 g
2 · 122,5 g · 0,72 g = z · 3 · 32 g
z = 2 · 122,5 g · 0,72 g
3 · 32 g
z ≈ 1,84 g
Na prática apesar de se ter reagido 2,45 g de KClO3,
a quantidade que de facto reagiu foi de aproximadamente 1,84 g e não 2,45 g no seu todo. Já
que a massa total que se colocou para reagir foi de 2,45 g então essa massa
equivale a 100% e a que de facto reagiu, ou seja, 1,84 g está para x:
2,45 g ___________ 100%
1,84 g ____________ w ⇒ w = 75%
Alternativa: C
Por: Miguel Pascoal
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