Utilização das Fórmulas na Química


Cotidianamente estamos em contato com uma série de materiais de constituição química específica que de­nota sua função ou utilidade.

Fórmula mínima ou empírica

As fórmulas químicas – representação simbólica ou matemática de uma substância – podem determinar o nú­mero total de átomos em uma molécula (fórmula mole­cular) ou a menor proporção em que os átomos se com­binam para originar um dado composto (fórmula míni­ma) ou ainda fornecer a proporção percentual das mas­sas dos elementos que compõem a substância (fórmula percentual). A seguir são apresentados o conceito e os cálculos necessários para desenvolver cada tipo de fórmula.

Fórmulas na Química

Os estudos de Proust revelam:

Toda substância apresenta uma proporção constan­te em massa na sua composição […]. Assim, pode-se observar a fórmula percentual ou cen-tesimal de uma substância utilizando sua fórmula mole­cular ou bruta.

Exercício resolvido

Determine a fórmula percentual do H2CO3 (H = l, C – 12, O = 16).

Pela fórmula molecular ou bruta da substância, apli­cando-se os conceitos de massa atômica, determina-se o valor da massa total do composto (massa molecular). Em seguida, atribui-se o percentual 100 para a mas­sa molecular do composto. A partir daí, associa-se a massa de cada elemento químico presente no composto ao percentual em massa que ele represenía.

Por meio da fórmula míni­ma, pode-se analisar a fórmula molecular de um dado composto, determinar o maior divisor possível para que ela resulte em uma fórmula de números inteiros. O re­sultado dessa divisão será considerado a fórmula míni­ma do composto:
C6H12O6 : 6 -> CH2O (fórmula mínima)
H2O : l —> H2O (fórmula mínima)
C6H6 : 6 —> CH (fórmula mínima)
HNO3 : l -> HNO3 (fórmula mínima)

A determinação da fórmula mínima pode ser feita em laboratório, utilizando-se um ramo da química chamado de química analítica. Pode-se, por meio de técnicas la­boratoriais simples, determinar os constituintes de uma substância e a proporção em que ele se encontra nela. Existem exercícios que associam a fórmula mínima ou empírica à composição percentual ou centesimal. Veja a seguir como proceder ao cálculo da fórmula mínima nesse caso.

Exercício resolvido

A nicotina contém 73,5% de carbono, 8,6% de hidrogênio e 17,3% de nitrogênio. Sabe-se que esse composto contém dois átomos de nitrogênio por mo­lécula. Qual é sua fórmula empírica? (Dado: massas atômicas: C = 12 u; H = l u; N = 14 u)

Observe que, em 100 g dessa amostra, há 73,5 g de carbono, 8,6 g de hidrogênio e 17,3 g de nitrogênio. A partir dessas quantidades de massa (m) e das mas­sas atômicas (MA) dos elementos, determine o nú­mero de móis (n) de átomos de cada elemento. Lem­bre-se da relação m
MA
C =* n = -rj- = 6,125 móis
8_,_6
l
17,3
N => n =
14
= 1,235 móis

Note que a proporção 6,125 : 8,6 : 1,235 não é a menor e não está em números inteiros. É preciso trans­formar essa proporção na menor possível, de números inteiros. Divide-se, então, todos os valores de números de móis pelo menor valor de móis encontrado.

Logo, a menor proporção em móis em que C, H e N se combinam é 5 : 7 : l e sua fórmula mínima é C5H?N.

Fórmula molecular

Determina a proporção total de átomos de cada um dos elementos que constituem uma molécula. Com essa fórmu­la, pode-se definir a utilização específica da substância.

Exercício resolvido

Um éter, de massa molar 60 g/mol, tem a seguinte composição centesimal: C – 60%; H = 13,33%; O = 26,67%. (Massa molar, em g/mol: C=12;H=1;O=16). Determine a fórmula molecular do éter.

Estabelecer uma relação direta entre as porcentagens em massa dos elementos com a massa molecular do composto.

12x  +    ly    +     16z     =    60 g/mol 60%    13,33%    26,67%        100%

Calcular a quantidade de átomos de cada elemento químico presente na molécula por meio de uma re­gra de três.

12x 60
60% 100%    x 2

ly  –         – 13,33%
60 –       – 100%    x £ 8
16x 60
26,67% 100%    x s l

A fórmula molecular do composto CxH Oz é C3H8Or