Beleza, vamos começar entendendo o que a questão está pedindo. A gente precisa calcular a porcentagem de boro em uma amostra de bórax, que tem a fórmula química . Para isso, vamos usar uma técnica chamada titulação com um ácido padrão. O conteúdo envolvido aqui é a análise volumétrica, que basicamente transforma a quantidade utilizada de titulante (o ácido) em uma quantidade equivalente do analito (o boro) usando um fator estequiométrico. Vamos precisar entender a reação química fornecida para fazer essa relação.
Passo 2
Primeiro, vamos olhar para a reação química que está ocorrendo durante a titulação:
Essa equação mostra como os íons borato () reagem com íons de hidrogênio () e água () para formar ácido bórico (). O que precisamos fazer aqui é relacionar a quantidade de ácido usado na titulação com a quantidade de boro presente na amostra.
Passo 3
Agora, vamos identificar o fator estequiométrico na reação. O fator estequiométrico nos diz a proporção em que as substâncias reagem. Na equação, vemos que 2 mols de reagem com 1 mol de para produzir 4 mols de . Isso significa que para cada molécula de borato, precisamos de duas moléculas de hidrogênio para completar a reação.
Passo 4
Para conectar isso com a análise volumétrica, suponha que medimos o volume de ácido () usado na titulação e conhecemos a concentração desse ácido (). A quantidade de titulante, em mols, é dada por:
Usando o fator estequiométrico, podemos determinar a quantidade de borato que reagiu com o ácido:
Passo 5
Com a quantidade de borato conhecida, podemos relacionar isso à quantidade de boro na amostra de bórax. Sabendo a fórmula química , cada molécula contém 4 átomos de boro. Logo, a quantidade total de boro é:
Finalmente, para encontrar a porcentagem de boro na amostra, usamos a massa molar do boro e a massa total da amostra.
Resposta
A porcentagem de boro na amostra de bórax pode ser calculada utilizando a relação:
onde:
Cácidoá é a concentração do ácido padrão,
Vácidoá é o volume de ácido utilizado na titulação,