Atividade de Química para a Turma 204 e Totalidade 8A (Professora Jossane) (12 06 2020) (Sexta)

E.E.E.M. PROFª ODILA VILLORDO DE MORAES

ATIVIDADE DE QUÍMICA TURMA 204  E TOT 8   PROFª JOSSANE   12/06

Fórmula Mínima ou Empírica

Aproveite para conferir nossas videoaulas sobre o assunto:

https://youtu.be/byWRhgZCrQ0

Podemos definir fórmula mínima ou empírica da seguinte forma:

Definição de fórmula mínima ou empírica

Às vezes pode acontecer de a fórmula mínima ser igual à fórmula molecular do composto; no entanto, isso nem sempre é verdadeiro.

Por exemplo, a fórmula empírica ou mínima da água é H₂O, indicando que há a proporção de 2:1 entre os elementos que formam as moléculas de água. E, coincidentemente, essa também é a fórmula molecular da água. Porém, para você ver que isso não ocorre sempre, observe os dois exemplos a seguir:

Visto que a fórmula mínima é somente a relação dos átomos de cada elemento e não a quantidade real deles na fórmula molecular, pode ocorrer de compostos diferentes terem a mesma fórmula empírica e até mesmo a fórmula mínima de um composto pode ser igual fórmula molecular de outro. Observe, no exemplo abaixo, como isso pode ocorrer: 

Por exemplo, a fórmula molecular do ácido lático é C₃H₉O₃.

Veja que a proporção entre os átomos dos elementos que compõem essa substância é de 3 : 9 : 3. Mas essa não é a proporção mínima em números inteiros, pois ela pode ainda ser simplificada pela divisão dos três números pelo menor deles (3). Assim, a proporção mínima em números inteiros dos átomos do ácido lático é de 1 : 2 : 1. Isso quer dizer que a sua fórmula mínima ou empírica é CH₂O (o índice “1” não precisa ser escrito).

Veja que, nesse caso, a fórmula mínima foi diferente da fórmula molecular. Porém, observe a fórmula estrutural do etanol mostrada na figura inicial. Sua fórmula molecular é dada por C₂H₆O, ou seja, a proporção mínima em números inteiros dos átomos da molécula do etanol é de 2 : 6 : 1. Todavia, não é possível simplificar essa proporção ainda mais, o que nos mostra que, em alguns casos, a fórmula empírica é igual à fórmula molecular.

Outro aspecto a ser considerado é que diferentes substâncias também podem possuir a mesma fórmula mínima. Veja três compostos que possuem a fórmula mínima ou empírica igual à do ácido lático (CH₂O):

Substâncias que possuem a mesma fórmula empírica

Mas, geralmente, a fórmula mínima ou empírica não é determinada a partir da fórmula molecular. Na verdade, ocorre o contrário, ou seja, a fórmula molecular é determinada a partir da fórmula empírica. Veja como isso é feito no texto “Fórmula Molecular”.

Então, como fazemos para determinar a fórmula empírica?

* Determinação da fórmula mínima ou empírica:

Para tal, é preciso ter conhecimento sobre dois aspectos: (1) a fórmula percentual ou centesimal que indica a massa de cada elemento químico presente em 100 partes (100 g, 100 kg e assim por diante) de massa de uma substância pura e (2) as massas molares dos elementos presentes na substância.

Conhecendo a porcentagem de cada elemento na amostra, seguimos basicamente os seguintes passos:

(1) Descobrir a porcentagem em massa (em gramas): isso pode ser feito considerando-se a massa de cada elemento em exatamente 100 g do composto.

(2) Converter a porcentagem em massa (gramas) em números de mols que se encontram em exatamente 100 g do composto: divide-se a porcentagem em massa de cada elemento pela sua respectiva massa molar (dada em g/mol ou g . mol^-1 - que é a mesma unidade);

(3) Conseguir os menores números inteiros: Geralmente, no passo anterior, você descobrirá as proporções entre os elementos, mas, pelo menos, algum deles não será um número inteiro, mas sim decimal. Então, para saber a proporção mínima em números inteiros, você deverá dividir o número de mols de cada elemento pelo menor número entre eles. Se ainda assim for obtido algum número decimal, você poderá multiplicar os números de mols de cada elemento por algum número inteiro positivo e pequeno, como 2 ou 3.

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Vejamos dois exemplos de como determinar a fórmula mínima ou empírica das susbtâncias e como isso pode ser cobrado em exames e vestibulares:

Exemplo 1:

(UFV-MG) Sabe-se que, quando uma pessoa fuma um cigarro, pode inalar de 0,1 a 0,2 mg de nicotina. Descobriu-se em laboratório que cada miligrama de nicotina contém 74,00% de carbono; 8,65% de hidrogênio e 17,30% de nitrogênio. Calcule a fórmula mínima da nicotina. (Massas atômicas: C = 12, H = 1, N = 14).

Resolução:

(1) Descobrir a porcentagem em massa (em gramas):

Temos que C = 74,00%, H = 8,65% e N = 17,30%, o que significa que, em 100 g de nicotina, há C = 74,00 g, H = 8,65 g e N = 17,30 g.

(2) Converter a porcentagem em massa (gramas) em números de mols que se encontram em exatamente 100 g do composto. Basta dividir pelas massas atômicas:

C = 74,00 g = 6,167 mol
     12 g/mol

H = 8,65 g = 8,65 mol
     1 g/mol

H = 17,30 g = 1,236 mol
     14 g/mol

(3) Conseguir os menores números inteiros. Basta dividir pelo menor número (1,236):

C = 6,167 = 4,9 = 5
      1,236

H = 8,65 g = 6,99 = 7
       1,236

N = 1,236 = 1
      1,236

A fórmula mínima ou empírica da nicotina é dada por: C5H7N.

Exemplo 2:

(FEQ-CE) A análise química de uma amostra revela a seguinte relação entre os elementos químicos formadores da substância: 0,25 mol de H, 0,25 mol de S e 1,0 mol de O. Pode-se concluir que a fórmula mínima da substância é:

a) H2S2O4

b)H2SO4

c)HSO8

d)HSO4

e)HSO2

Resolução:

Nessa questão, já foram dados os valores em número de mol, por isso não precisamos seguir os passos 1 e 2, já vamos direto para o passo três:

(3) Conseguir os menores números inteiros. Basta dividir pelo menor número (0,25):

H = 0,25 = 1
      0,25

S = 0,25 = 1
      0,25

O = 1,0 = 4
      0,25

A fórmula mínima ou empírica da substância é HSO4. A alternativa correta é a letra “d”.

EXERCÍCIOS

QUESTÃO 1

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.

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QUESTÃO 2

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).

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QUESTÃO 3

(UFF-RJ/2007) O esmalte dos dentes contém um mineral chamado hidroxiapatita - Ca₅(PO₄)₃OH. Os ácidos presentes na boca, ao reagirem com a hidroxiapatita, provocam o desgaste do esmalte, originando as cáries. Atualmente, com o objetivo de prevenção contra as cáries, os dentifrícios apresentam em suas fórmulas o fluoreto de cálcio. Este é capaz de reagir com a hidroxiapatita, produzindo a fluorapatita - Ca₅(PO₄)₃F - uma substância que adere ao esmalte, dando mais resistência aos ácidos produzidos, quando as bactérias presentes na boca metabolizam os restos de alimentos. Com base nas fórmulas mínimas das duas substâncias, pode-se afirmar que o percentual de fósforo nos compostos é, aproximadamente:

a) 0,18 %

b) 0,60 %

c) 6,00 %

d) 18,50 %

e) 74,0 %

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QUESTÃO 4

(UFRN/2004) Na Antártida, certo cientista brasileiro estuda a ação dos gases do tipo clorofluorcarbono (CFC) sobre a camada de ozônio. Usando um balão-sonda, coletou uma amostra de ar estratosférico, da qual isolou um desses gases. Na análise de composição da substância isolada, detectou 31,4% de flúor (F) e 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

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https://youtu.be/byWRhgZCrQ0