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 = MassaMassa molar = 33,4 , g194,22 , g/mol approx 0,172 , mol
  • Mols de clorofórmio: Mols = 66,6 , g119,37 , g/mol approx 0,559 , mol

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: 0,172 , mol (cafeína) + 0,559 , mol (clorofórmio) = 0,731 , mol íó
  • Fração molar da cafeína: chicafeína = 0,1720,731 approx 0,235 , (23,5%) í
  • Fração molar do clorofórmio: chiclorofórmio = 0,5590,731 approx 0,765 , (76,5%) ó

Resposta

As frações molares na solução são aproximadamente 23,5% de cafeína e 76,5% de clorofórmio.

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