A composição molecular pode ser apresentada de três maneiras: 1) números de átomos de cada tipo por molécula (ou unidade-fórmula), que é a fórmula molecular do composto;
2) em termos de massa de cada elemento por mol do composto, como calculamos para o carbono, hidrogênio e oxigênio; 3) em termos de porcentagem em massa.
A composição em porcentagem mássica de uma determinada molécula em uma amostra desconhecida foi determinada experimentalmente como sendo C 80%, H
9,3% e O 10,7%. Uma análise em um espectrômetro de massas determinou que a massa molar deste composto é 150 g/mol. Qual das opções contempla a fórmula molecular deste composto?
a) C 9H8O3 .
b) C 9 H8O3 .
c) C9H12NO .
d) C9H10O2 .
e) C8H6O3 .

Passo 1

Beleza, vamos resolver essa questão juntos! O enunciado nos dá a composição percentual em massa de um composto desconhecido: 80% de carbono ©, 9,3% de hidrogênio (H) e 10,7% de oxigênio (O). Além disso, sabemos que a massa molar desse composto é 150 g/mol. Nosso objetivo é descobrir qual das opções apresentadas corresponde à fórmula molecular desse composto.
Para resolver isso, vamos precisar usar conceitos de porcentagem mássica, massa molar e como relacionar esses valores para encontrar a fórmula molecular correta.

Passo 2

Primeiro, vamos converter as porcentagens em massa para uma quantidade de mols relativa a cada elemento. Isso nos ajuda a encontrar a proporção de átomos de cada elemento na molécula.
Vamos assumir que temos 100 g do composto. Assim, teríamos:
  • 80 g de Carbono ©
  • 9,3 g de Hidrogênio (H)
  • 10,7 g de Oxigênio (O)

Passo 3

Agora, vamos calcular o número de mols de cada elemento usando a fórmula:
Número de mols = Massa (g)Massa molar (g/mol) ú
As massas molares são aproximadamente:
  • C: 12 g/mol
  • H: 1 g/mol
  • O: 16 g/mol
Calculando:
  • Mols de C: $ \frac{80}{12} \approx 6,67 $ mols
  • Mols de H: $ \frac{9,3}{1} = 9,3 $ mols
  • Mols de O: $ \frac{10,7}{16} \approx 0,67 $ mols

Passo 4

Agora, vamos encontrar a razão simplificada entre os mols de cada elemento dividindo todos pelo menor número de mols encontrado, que é aproximadamente 0,67.
  • Razão de C: $ \frac{6,67}{0,67} \approx 10 $
  • Razão de H: $ \frac{9,3}{0,67} \approx 13,9 $
  • Razão de O: $ \frac{0,67}{0,67} = 1 $
Arredondando os valores para números inteiros mais próximos, temos:
  • C: 10
  • H: 14
  • O: 1

Passo 5

Agora, temos uma fórmula empírica baseada nas razões simplificadas: $ C_{10}H_{14}O $.
Mas precisamos encontrar a fórmula molecular real, que pode ser um múltiplo da empírica. Para isso, vamos comparar a massa molar da fórmula empírica com a massa molar fornecida.
Vamos calcular a massa molar da fórmula empírica:
C10H14O

Passo 6

A massa molar da fórmula empírica é 150 g/mol, que é igual à massa molar fornecida no enunciado. Isso significa que a fórmula empírica já é a fórmula molecular do composto.

Resposta

A fórmula molecular do composto é $ C_{10}H_{14}O $. No entanto, nenhuma das opções fornecidas corresponde exatamente a essa fórmula. Pode haver um erro nas opções apresentadas.

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