A cafeína, C8H10N4O2, é um estimulante encontrado no chá preto e no café. Uma solução de clorofórmio, CHCl3, contém 33,4% em massa de cafeína. Calcule as frações em quantidade de matéria de cada substância nessa solução. R:(33,4% de cafeína e 66,6% de clorofórmio)
Passo 1
Beleza, vamos lá! A gente tem uma solução que contém 33,4% de cafeína (C₈H₁₀N₄O₂) e o restante é clorofórmio (CHCl₃). O conteúdo dessa questão envolve massa, porcentagem e frações molares, que é a proporção das quantidades de cada substância em relação ao total de mols na solução. Para resolver, vamos precisar calcular a quantidade de matéria (mols) de cada componente com base na porcentagem em massa fornecida.
Passo 2
Primeiro, vamos assumir que temos 100 gramas da solução para simplificar os cálculos. Assim, teremos:
- 33,4 gramas de cafeína
- 66,6 gramas de clorofórmio
Passo 3
Agora, precisamos calcular a massa molar de cada substância para transformar a massa em mols.
- Cafeína (C₈H₁₀N₄O₂):
- C: 12,01 g/mol × 8 = 96,08 g/mol
- H: 1,01 g/mol × 10 = 10,10 g/mol
- N: 14,01 g/mol × 4 = 56,04 g/mol
- O: 16,00 g/mol × 2 = 32,00 g/mol
- Massa molar total = 96,08 + 10,10 + 56,04 + 32,00 = 194,22 g/mol
- Clorofórmio (CHCl₃):
- C: 12,01 g/mol × 1 = 12,01 g/mol
- H: 1,01 g/mol × 1 = 1,01 g/mol
- Cl: 35,45 g/mol × 3 = 106,35 g/mol
- Massa molar total = 12,01 + 1,01 + 106,35 = 119,37 g/mol
Passo 4
Com as massas molares, vamos calcular a quantidade de mols de cada substância:
- Mols de cafeína:
- Mols de clorofórmio:
Passo 5
Agora, vamos calcular a fração molar de cada substância. A fração molar é a razão entre os mols de uma substância e o total de mols na solução.
- Total de mols:
- Fração molar da cafeína:
- Fração molar do clorofórmio:
Resposta
As frações molares na solução são aproximadamente 23,5% de cafeína e 76,5% de clorofórmio.