Questões de Análise Orgânica
Vamos usar esse capítulo para discutirmos questões desse assunto, já que não é algo tão cobrado.
Meu papel aqui será te mostrar como uma questão pode abordar especificamente esse assunto.
Dificilmente uma questão aborda apenas uma análise por vez, então esteja preparado para trabalhar com várias análises ao mesmo tempo.
Sem enrolação, vamos para os exemplos.
Exemplo 1
A combustão de um hidrocarboneto (CxHy) produziu 11 g de um gás que turva a água de barita
e 5,4 g de um gás que transforma o CuSO₄ branco em um composto azul.
Qual é a fórmula desse composto?
📝 Resolução
O gás que turva água de barita é o gás carbônico (CO₂).
O gás que transforma o CuSO₄ branco em um composto azul é o vapor d'água (H₂O).
Toda combustão é o composto reagindo com O₂.
Portanto, sabemos que nossa reação é:
CₓHᵧ + O₂ → CO₂ + H₂O
Colocando os balanceamentos como aprendemos no capítulo de combustão, temos que:
1 CₓHᵧ + O₂ → X CO₂ + Y/2 H₂O
Montada a reação, vamos calcular quantos mols de cada gás nós formamos:
Sabendo que M(H) = 1 u, M(C) = 12 u e M(O) = 16 u, temos que M(CO₂) = 44 g/mol e que M(H₂O) = 18 g/mol.
Tendo massa e massa molar, vamos calcular o número de mols de cada um.
m(CO₂) = n(CO₂) . M(CO₂) → 11 = 44 . n(CO₂) → n(CO₂) = 0,25 mol
m(H₂O) = n(H₂O) . M(H₂O) → 5,4 = 18 . n(H₂O) → n(H₂O) = 0,3 mol
Podemos comparar os coeficientes estequiométricos:
Se X representa o número de átomos de carbono na molécula e se nós temos 0,25 mol de CO₂, então X = 0,25.
Da mesma maneira, se Y/2 é o número de mols de H₂O e nós formamos 0,3 mol, então Y = 0,60.
Moral da história, a fórmula molecular é $C_{0,25}H_{0,60}$.
Multiplicando tudo por 4, temos: $CH_{2,4}$.
Multiplicando tudo por 5, temos: $C_5H_12$.
Exemplo 2
Eu tenho 20 g de uma SP. Aqueci essa SP com Na metálico, reagi o resíduo dissolvido com $AgNO_3$ e formei 2,87 g de um precipitado branco.
Qual é o elemento presente nessa SP e qual o teor % dele na SP?
Massas molares: Ag = 108 u, Cl = 35,5 u, Br = 80 u, I = 127 u.
📝 Resolução
A SP reagiu com Na metálico e com $AgNO_3$, então a análise orgânica é de halogênios!
O precipitado é branco, então o halogênio é o cloro.
Consequentemente, o precipitado branco é o cloreto de prata AgCl. A massa molar dele então é 143,5 g/mol.
Fazendo a regra de três, temos que:
1 Cl (sp) → 1 AgCl (precipitado)
Se 35,5 g → 143,5 g
m(Cl) → 2,87 g
m(Cl) = $\frac{2,87 . 35,5}{143,5}$ → m(Cl) = $\frac{35,5}{50}$ → m(Cl) = 0,71 g.
Se a massa da nossa SP é 20 g e a massa que temos do Cl é 0,71 g, então:
%(Cl) = $\frac{0,71}{20} = \frac{3,55}{100}$ → %(Cl) = 3,55 %.
Exemplo 3
Você tem 50 g de uma SP e pediu para eu descobrir o teor % de nitrogênio presente nela.
Então, coloquei para reagir com sulfato de potássio e com ácido sulfúrico, retirei o resíduo gerado e coloquei ele para reagir com NaOH.
O produto dessa reação foi um gás capaz de neutralizar 0,5 mol de $H_2SO_4$.
Com essa informação, fomos capazes de calcular o teor % de nitrogênio da SP. O resultado encontrado foi…
📝 Resolução
A análise orgânica é de nitrogênio, então o gás formado que neutraliza o ácido sulfúrico é o $NH_3$ (g).
A reação de neutralização entre a amônia e o ácido sulfúrico é:
2 $NH_3$ (g) + 1 $H_2SO_4$→ 1 $(NH_4)_2SO_4$
Portanto, se 1 mol de $H_2SO_4$ reage com 2 mols de$NH_3$, então 0,5 mol de $H_2SO_4$ reage com 1 mol de $NH_3$!
A regra de três que utilizamos é de:
1 N (sp) → 1 $NH_3$ (g)
Se 1 mol → 1 mol
n(N sp) → 1 mol
n(N sp) = 1 mol.
Como a massa molar do nitrogênio é 14 g/mol, significa que temos 14 g de N na nossa SP, que geraram 1 mol de $NH_3$, que neutralizaram 0,5 mol de $H_2SO_4$.
Se a massa de nitrogênio é 14 g e a massa total da SP é de 50 g, o teor % de N é:
% (N) = 1450 = 28%.
