Uma mistura de tricloroacetato e dicloroacetato pode ser analisada através da redução seletiva em uma solução contendo e . Em um potencial sobre um catodo de mercúrio de (versus ECS), somente o tricloroacetato é reduzido:
Em um potencial de , o dicloroacetato reage:
Uma mistura higroscópica de ácido tricloroacético (MF 163,39) e ácido dicloroacético (MF 128,94), contendo uma quantidade desconhecida de água, pesou 0,721 g. Em uma eletrólise com potencial controlado, 224 C passaram a e 758 C foram necessários para completar a eletrólise em . Calcule a massa percentual de cada ácido na mistura. (Constante de Faraday )

Passo 1

Entendendo o problema
Temos uma mistura de dois ácidos: ácido tricloroacético e ácido dicloroacético, além de uma quantidade desconhecida de água. A massa total dessa mistura é de 0,721 gramas. Durante a eletrólise controlada, diferentes quantidades de carga elétrica (em Coulombs, C) são usadas para reduzir cada ácido:
  • Número de Coulombs aplicados:
    • 224 C a -0,90 V para reduzir somente o tricloroacetato.
    • 758 C no total a -1,65 V para reduzir também o dicloroacetato.
Queremos descobrir qual a porcentagem em massa de cada ácido na mistura.
Para resolver isso, vamos usar conceitos de eletroquímica, especificamente a lei de Faraday, que relaciona a quantidade de carga elétrica © com a quantidade de substância (mols) envolvida na reação.

Passo 2

Aplicando a Lei de Faraday para o ácido tricloroacético
Primeiro, vamos calcular quantos mols de ácido tricloroacético foram reduzidos usando a carga elétrica de 224 C.
A fórmula para calcular os mols (n) é:
Onde:
  • é a carga elétrica (224 C para o tricloroacético);
  • é a constante de Faraday (96485 C/mol);
  • é o número de elétrons envolvidos na reação (2 elétrons para a redução do tricloroacético).
Substituindo os valores:

Passo 3

Calculando a massa do ácido tricloroacético
Agora que sabemos quantos mols de ácido tricloroacético foram consumidos, podemos calcular a massa desse ácido usando sua massa molecular (MF) de 163,39 g/mol.
A fórmula para massa (m) é:
Substituindo os valores:
é

Passo 4

Determinando a carga elétrica associada ao ácido dicloroacético
Sabemos que o total de carga elétrica utilizada na eletrólise é de 758 C. Já usamos 224 C para reduzir o tricloroacético, então a carga restante foi usada para reduzir o dicloroacético:
é

Passo 5

Calculando os mols de ácido dicloroacético
Usando novamente a fórmula da Lei de Faraday:
Substituindo os valores para o dicloroacético (considerando também 2 elétrons):
é

Passo 6

Calculando a massa do ácido dicloroacético
Usamos a massa molecular (MF) do dicloroacético, que é 128,94 g/mol:
é

Passo 7

Verificando a massa total dos ácidos
Somando as massas calculadas:
á
Como a massa total da mistura é 0,721 g, a massa de água presente é:
á

Passo 8

Calculando a massa percentual de cada ácido na mistura
A massa percentual de cada componente é dada por:
  • Ácido tricloroacético:
é
  • Ácido dicloroacético:
é
  • Água:
á

Resposta

A massa percentual na mistura é aproximadamente 26,2 % de ácido tricloroacético, 49,4 % de ácido dicloroacético e 24,4 % de água.

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