Fórmulas percentual, mínima e molecular

As três fórmulas estão intimamente ligadas com a determinação da composição das substâncias.

A fórmula percentual mostra de quantas partes existe de um determinado elemento em 100 partes, em massa, de uma substância.

A fórmula mínima mostra a menor proporção, em números inteiros, existente entre os átomos de cada elemento participante de um composto.

A fórmula molecular mostra o número de átomos de cada elemento em uma molécula ou íon-fórmula de um composto.

A massa molecular é o produto da massa da fórmula mínima por um número inteiro conveniente (n).

massa molecular = massa fórmula mínima .  n

Ou seja, sabendo a massa molecular da substância, é possível calcular de quantas vezes precisamos da massa da fórmula mínima para atingir aquele valor.

Exemplo 1

(Unimep - SP) Sabendo-se que a fórmula molecular do ácido oxálico é H₂C₂O₄, sua composição centesimal será: (Dadas as massas atômicas: H=1 , C=12  e O=16)

a) 16,30% de hidrogênio, 29,70% de carbono e 54,00% de oxigênio

b) 3,74% de hidrogênio, 37,40% de carbono e 58,86% de oxigênio

c) 2,22% de hidrogênio, 26,67% de carbono e 71,11% de oxigênio

d) 26,67% de hidrogênio, 32,23% de carbono e 41,10% de oxigênio

e) 8,23% de hidrogênio, 17,47% de carbono e 73,30% de oxigênio

Resolução:

Considerando as massas atômicas e a participação de cada um dos átomos na fórmula molecular do ácido oxálico:

H = 1 . 2   =   2

O = 4 . 16 = 64

C = 2 . 12 = 24

A massa molar do ácido oxálico é igual a 90g/mol. Considerando agora a participação de cada composto em 100 gramas do ácido oxálico.

Para o hidrogênio:

2 g de hidrogênio        =>           90 g de ácido oxálico

x g de hidrogênio        =>          100 g de ácido oxálico

x = 2 . 100 / 90 = 22,22%

Para o oxigênio:

64 g de oxigênio        =>           90 g de ácido oxálico

x g de oxigênio        =>          100 g de ácido oxálico

x = 64 . 100 / 90 = 71,11%

Para o carbono:

24 g de carbono        =>           90 g de ácido oxálico

x g de carbono        =>          100 g de ácido oxálico

x = 24 . 100 / 90 = 26,67%

A alternativa correta é a c.

Exemplo 2

(Vunesp - SP) A porcentagem em massa do carbono no clorofórmio, CHCl₃, é:

a) 1%

b) 10%

c) 12%

d) 24%

e) 50%

Resolução:

Levando em consideração a participação de cada elemento na fórmula do clorofórmio e suas respectivas massas atômicas, calculamos a massa molar do clorofórmio.

C = 1 . 12 =       12

H = 1 . 1 =           1

Cl = 3 . 35,5 =  106,5

A massa molar do clorofórmio é igual a 119,5 g/mol.

12 g de carbono     =>     119,5 g de clorofórmio

x g de carbono       =>     100 g de clorofórmio

x = 12 . 100 / 119,5 = 10,04% e a alternativa correta é a b.

Exemplo 3

(UFV - MG) Uma substância pura de massa igual a 32,00 g foi submetida a análise elementar e verificou-se que continha 10,00 g de cálcio, 6,08 g de carbono e 15,92 g de oxigênio. a) qual o teor (porcentagem) de cada elemento na substância? b) qual a fórmula mínima da substância? (massas atômicas: Ca=40 , C=12 , O=16)

Resolução

item a

participação percentual do cálcio

10,00 g cálcio   =>   32,00 g da substância

x g cálcio          =>    100 g da substância

x = 31,25%

participação percentual do carbno

6,08 g carbono   =>   32,00 g da substância

x g carbono        =>    100 g da substância

x = 19,00%

participação percentual do oxigênio

15,92 g oxigênio   =>   32,00 g da substância

x g oxigênio     =>    100 g da substância

x = 49,75%

item b

Ca = 31,25 / 40 = 0,78

C   = 19,00 / 12 = 1,58

O   = 49,75 / 16 = 3,11

Dividindo pelo menor deles...

Ca = 0,78 / 0,78 = 1

C   = 1,58 / 0,78 = 2,02

O   = 3,11 / 0,78 = 3,99

A fórmula mínima é Ca C₂ O₄

Exemplo 4

(Ibero-Americana - SP) A fórmula molecular de um óxido de fósforo que apresenta 43,6% de fósforo e 56,4% de oxigênio (em massa) e massa molecular 142 é: (Dados: O = 16 e P = 31)

a) P₂ O₃

b) P O₃

c) P₃ O₂

d) P O₂

e) P₂ O₅

Resolução

P = 43,6 / 31 = 1,41

O = 56,4 / 16 = 3,52

Dividindo pelo menor dos resultados...

P = 1,41 / 1,41 = 1

O = 3,52 / 1,41 = 2,50

Para obter os menores números inteiros possíveis, multiplicamos o resultado por 2.

P = 1 . 2 = 2

O = 2,50 . 2 = 5

A fórmula mínima do composto é P₂O₅. A massa da fórmula mínima = (31 . 2) + (16 . 5) = 142. Neste caso, temos uma valor de n igual a 1 e a massa molecular coincide com a massa da fórmula mínima. A alternativa correta é a e.

Exemplo 5

(Pucamp SP) A amostra de uma substância orgânica utilizada em análises químicas contém 0,50 mol de hidrogênio, 0,50 mol de carbono e 1,0 mol de oxigênio. Sabendo-se que a massa molar da substância é igual a 90 g/mol, pode-se afirmar que as fórmulas mínima e molecular são/;

a) C_0,5H_0,5O₁ e CHO₂

b) CHO₂ e CHO₂

c) C₂H₂O₂ e C₂H₂O₂

d) CHO₂ e C₂H₂O₄

b) CHO₂ e C₃H₃O₆

Resolução

Dividindo pelo menor número de mols...

C = 0,5 / 0,5 = 1

H = 0,5 / 0,5 = 1

O = 1,0 / 0,5 = 2

A fórmula mínima do composto é C H O₂ . A massa da fórmula mínima = 12 + 1 + (16. 2) = 45. Como a massa molar é igual a 90 g/mol, precisamos de duas vezes a massa da fórmula mínima para atingir este valor. Portanto, para se obter a fórmula molecular, devemos multiplicar a fórmula mínima por 2. A fórmula molecular será então: C₂H₂O₄ . A alternativa correta é a d .

---