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Enunciado

Química - Princípios de Química: Questionando a Vida Moderna e o Meio Ambiente - 5ª Edição - Peter Atkins, Loretta Jones e Leroy Laverman- Ed: 5º - Capítulo 4.1 - Ex. 47

47. O gás de um composto fluorado de metano tem densidade 8,0   g ⋅ L - 1 , em 2,81   a t m e em 300   K .

(a) Qual é a massa molar do composto?

(b) Qual é a fórmula do composto sabendo-se que ele é formado somente por C ,   H   e F ?

(c) Qual é a densidade do gás em 1,00   a t m e 298   K ?

Passo 1

(a) Bom, primeiro vamos tentar achar alguma relação entre a densidade de um gás e a fórmula dos gases perfeitos:

P V = n R T

Como n é o número de mols e pode ser escrito como:

n = m a s s a   e m   g m a s s a   m o l a r

P V = m M M R T

m V = P ⋅ M M R ⋅ T

E aqui podemos observar que m / V é o equivalente à densidade de um gás

d = P ⋅ M M R ⋅ T

Passo 2

Isolando a massa molar M M da equação da densidade, temos:

M M = d ⋅ R ⋅ T P

E substituindo por valores numéricos:

M M = ( 8,0   g ⋅ L - 1 ) ( 0,08206   L ⋅ a t m ⋅ K - 1 ⋅ m o l - 1 ) ( 300   K ) 2,81   a t m

M M = 196,944   g ⋅ a t m 2,81   a t m

M M = 70   g ⋅ m o l - 1

Passo 3

(b) Sabendo que H = 1   g , C = 12   g e F = 19   g , devido o número de ligações químicas que os três elementos podem ter respeitando a regra do octeto, conseguimos ver que o composto mais provável é o C H F 3

M M   ( C H F 3 ) = 12   g + 1   g + 3 × 19   g = 70   g ⋅ m o l - 1

E ao traçar a fórmula estrutural desse composto, vemos que ele tem todas as condições de respeitar a regra do octeto, com o átomo de carbono atingindo oito elétrons na sua camada de valência.

Passo 4

(c) Nesse item, podemos usar a fórmula da densidade que foi achada no item (a):

d = P ⋅ M M R ⋅ T

E substituir os valores de temperatura e pressão pelos pedidos no enunciado:

d = ( 1   a t m ) ( 70   g ⋅ m o l - 1 ) ( 0,08206   L ⋅ a t m ⋅ K - 1 ⋅ m o l - 1 ) ( 298   K )

d = 70   g ⋅ a t m ⋅ m o l - 1 24,45388   L ⋅ a t m ⋅ m o l - 1  

d = 2,86   g ⋅ L - 1

Resposta

(a) A massa molar do composto é:

M M = 70 g ⋅ m o l - 1

(b) O composto mais provável é o C H F 3

(c) A densidade do composto nas condições pedidas é:

d = 2,86   g ⋅ L - 1

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