A estricnina é um composto orgânico altamente tóxico com a fórmula molecular C21 H22 N2 O2. Uma amostra de estricnina, com massa igual a 2,5 g, apresentou um percentual de 75,42 % de carbono ©, 6,63% de hidrogênio (H), 8,38% de nitrogênio (N) e o restante de oxigênio (O). Considere as massas atômicas dos elementos: carbono (C)=12,01 g / mol, hidrogênio (H)=1,01 g / mol, nitrogênio (N)=14,01 g / mol e oxigênio (O)=16,00 g / mol. Com base nessas informações, calcule as fórmulas empírica e molecular da estricnina.
(b) ( ) Empírica: C16 H14 N2 O4 ; Molecular: C32 H28 N4 O2

Passo 1

Beleza, vamos resolver esse exercício sobre fórmulas empírica e molecular da estricnina. A gente vai precisar usar conceitos de porcentagem de composição e massas molares dos elementos. Basicamente, vamos transformar as porcentagens em quantidades de mols para descobrir a fórmula empírica e depois ajustar para a fórmula molecular.

Passo 2

Primeiro, vamos calcular a massa de cada elemento na amostra de 2,5 g de estricnina usando os percentuais fornecidos:
  • Carbono ©: 75,42% de 2,5 g
  • Hidrogênio (H): 6,63% de 2,5 g
  • Nitrogênio (N): 8,38% de 2,5 g
  • Oxigênio (O): o restante, que é 100% - (75,42% + 6,63% + 8,38%) = 9,57%
Então:
Massa de C &= 75,42100 times 2,5 , g = 1,886 , g Massa de H &= 6,63100 times 2,5 , g = 0,16575 , g Massa de N &= 8,38100 times 2,5 , g = 0,2095 , g Massa de O &= 9,57100 times 2,5 , g = 0,23925 , g

Passo 3

Agora, vamos converter essas massas em mols usando as massas atômicas fornecidas:
Mols de C &= 1,886 , g12,01 , g/mol approx 0,157 , mol Mols de H &= 0,16575 , g1,01 , g/mol approx 0,164 , mol Mols de N &= 0,2095 , g14,01 , g/mol approx 0,015 , mol Mols de O &= 0,23925 , g16,00 , g/mol approx 0,015 , mol

Passo 4

Para encontrar a fórmula empírica, a gente divide todos os mols pelo menor número de mols presente, que nesse caso é aproximadamente 0,015 mol:
C: 0,1570,015 approx 10,47 H: 0,1640,015 approx 10,93 N: 0,0150,015 = 1 O: 0,0150,015 = 1
Arredondando os valores para números inteiros mais próximos:
C: 10 H: 11 N: 1 O: 1
Então, a fórmula empírica é C10H11NO.

Passo 5

Agora, para encontrar a fórmula molecular, precisamos comparar a massa molar da fórmula empírica com a massa molar real da estricnina. Primeiro, calculamos a massa molar da fórmula empírica:
Massa molar empírica = (10 times 12,01) + (11 times 1,01) + (1 times 14,01) + (1 times 16,00) = 120,1 + 11,11 + 14,01 + 16,00 = 161,22 , g/mol í
Sabemos que a fórmula molecular é um múltiplo da fórmula empírica. A fórmula molecular da estricnina é dada como C21H22N2O2, cuja massa molar é:
Massa molar mo<=cular = (21 times 12,01) + (22 times 1,01) + (2 times 14,01) + (2 times 16,00) = 252,21 + 22,22 + 28,02 + 32,00 = 334,45 , g/mol
Agora, dividimos a massa molar molecular pela massa molar empírica para encontrar o múltiplo:
334,45161,22 approx 2,07 approx 2
Então, a fórmula molecular é duas vezes a fórmula empírica:
C10 times 2H11 times 2N1 times 2O1 times 2 = C20H22N2O2

Resposta

A fórmula empírica da estricnina é C10H11NO e a fórmula molecular é C20H22N2O2.

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