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Enunciado

Ciência dos Materiais - Callister - Ciência e Engenharia de Materiais. Uma Introdução- Ed: 8º - Capítulo 15.Perguntas e Problemas - Ex. 40

  1. Quanto etileno glicol deve ser adicionado a 47,3   k g de ácido tereftálico para produzir uma estrutura com cadeia linear de poli(etileno tereftalato) de acordo com a E q u a ç ã o   15.9 ?
  2. Qual é a massa do polímero resultante?

Passo 1

Oi meus queridos, tudo bem? Vamos analisar essa questão.

Bom... A questão tem dois itens, e no item (a) nos pede para calcular quanto de etileno glicol devemos adicionar a 47,3   k g de ácido tereftático para produzir uma estrutura com cadeia linear de poli(etileno tereftalato).

Se você observar a E q u a ç ã o   15.9 no seu livro, teremos exatamente o produto da soma do etileno glicol com o ácido tereftálico formando o poli(etileno tereftalato).

Ou seja, já sabemos as proporções, temos que:

E t i l e n o   g l i c o l + á c i d o   t e r e f t á l i c o = p o l i e t i l e n o   t e r e f t a l a t o + á g u a

Nossa estratégia para esta questão será a seguinte... Calcularemos as massas molares de cada reagente e então o número de mols presentes na massa indicada na questão. A partir dai encontraremos as outras massas solicitadas.

Vem comigo!!!

Passo 2

Como dito anteriormente a primeira coisa a se fazer é calcular a massa molar de cada reagente.

Sabendo que a fórmula molecular do etileno glicol é C 2 H 4 O H 2 , sua massa molar será:

M e t i l e n o   g l i c o l = 2 A C + 6 A H + 2 A O

Onde:

  • A C = 12,01   g / m o l ;
  • A H = 1,008   g / m o l ;
  • A O = 16,00   g / m o l .

    • Temos então que:

    M e t i l e n o   g l i c o l = 2 12,01 + 6 1,008 + 2 16,00

    M e t i l e n o   g l i c o l = 62,07   g / m o l

    Passo 3

    Para o ácido tereftálico temos que sua fórmula molecular é dada por C 8 H 6 O 4 , portanto, sua massa molar será:

    M á c i d o   t e r e f t á l i c o = 8 A C + 6 A H + 4 A O

    Onde:

  • A C = 12,01   g / m o l ;
  • A H = 1,008   g / m o l ;
  • A O = 16,00   g / m o l .

Temos então que:

M á c i d o   t e r e f t á l i c o = 8 12,01 + 6 1,008 + 4 16,00

M á c i d o   t e r e f t á l i c o = 166,13   g / m o l

Passo 3

Podemos então calcular o número de mols presente em 47,3   k g de ácido tereftálico:

n á c i d o   t e r e f t á l i c o = 47300   g 166,13   g / m o l

n á c i d o   t e r e f t á l i c o = 284,72   m o l

Sabendo que cada mol de poli(etileno tereftalato) produzido requer um mol de etileno glicol e um mol de ácido tereftálico, com um mol de água como subproduto, podemos dizer que para a reação da questão foram utilizados 284,72   m o l de cada composto.

Portanto a massa de etileno glicol presente nesta quantidade é de:

m e t i l e n o   g l i c o l = 284,72 62,07

m e t i l e n o   g l i c o l = 17673   g   o u   17,673   k g

Ou seja, a quantidade de etileno glicol que deve ser adicionada é de 17,673   k g .

Passo 4

No item (b) nos é perguntado a massa do polímero resultante, ou seja, do poli(etileno tereftalato).

Concorda comigo que a massa de poli(etileno tereftalato) será a soma das massas do reagente menos a massa da água?

p o l i e t i l e n o   t e r e f t a l a t o = E t i l e n o   g l i c o l + á c i d o   t e r e f t á l i c o - H 2 O

Temos então que:

m p o l i e t i l e n o   t e r e f t a l a t o = 47,3 + 17,673 - m á g u a

A massa da água podemos encontrar aplicando o mesmo procedimento dos passos anteriores, descobrimos a massa molar e relacionamos com o número de mols para ver quanto de água será produzida.

M á g u a = 2 ( 1,008   g / m o l ) + ( 16,00   g / m o l )

M á g u a = 18,02   g / m o l

A massa da água será:

m á g u a = 284,72 18,02

m á g u a = 5130   g   o u   5,13   k g

Portanto:

m p o l i e t i l e n o   t e r e f t a l a t o = 47,3 + 17,673 - 5,13

m p o l i e t i l e n o   t e r e f t a l a t o = 59,843   k g

Resposta

a   m e t i l e n o   g l i c o l = 17,673   k g

b   m p o l i e t i l e n o   t e r e f t a l a t o = 59,843   k g

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