O ácido salicílico (
) apresenta ampla aplicabilidade nas indústrias alimentícia e farmacêutica devido a suas propriedades antimicrobianas. Esse ácido reage com o anidrido acético
formando o ácido acetilsalicílico
, também conhecido como aspirina, e ácido acético
. Calcule as massas de ácido salicílico e anidrido acético consumidas na produção de 40.000 toneladas de aspirina.
Passo 1
O enunciado pede que se calcule as massas de reagentes necessárias para produzir
toneladas de aspirina. Dados fornecidos no enunciado:
- Massa de aspirina a ser formada:
. - Reação química (fornecida no enunciado):
- Espécies envolvidas (fórmulas moleculares): ácido salicílico
, anidrido acético e aspirina .
Observação: para os cálculos usarei as massas atômicas inteiras aproximadas
(prática comum em problemas de estequiometria de prova). Vou explicar passo a passo cada conceito que eu usar.
Passo 2
Verificar a estequiometria da reação (balanceamento). A equação dada já está balanceada: somando átomos de cada lado obtemos
- Carbono:
à esquerda e à direita. - Hidrogênio:
à esquerda e à direita. - Oxigênio:
à esquerda e à direita.
Portanto a relação molar (coeficientes estequiométricos) é
Isso significa que para cada mol de aspirina produzido é necessário 1 mol de ácido salicílico e 1 mol de anidrido acético.
Passo 3
Conceito importante (mole e massa molar): a massa de uma substância está relacionada ao número de mols pela fórmula
onde
é a massa (em gramas),
é a quantidade de substância (em mol) e
é a massa molar (em
). Em provas, normalmente converte-se a massa dada para gramas, calcula-se
usando
, usa-se a estequiometria para achar mols dos reagentes e converte-se de volta para massa.
Vou calcular as massas molares (
) das espécies usando as massas atômicas
.
Passo 4
Cálculo das massas molares:
- Para a aspirina
:
- Para o ácido salicílico
:
- Para o anidrido acético
:
Explicação curta: cada coeficiente multiplicou a massa atômica correspondente e somei todas as contribuições para obter a massa de um mol da molécula.
Passo 5
Converter a massa desejada de aspirina para gramas (porque as massas molares estão em
). Sabe-se que
tonelada
. Assim:
Passo 6
Calcular o número de mols de aspirina produzidos usando
:
(Arredondamento: mantive várias casas para que os passos seguintes fiquem exatos.)
Passo 7
Pela estequiometria (Passo 2), para cada mol de aspirina formado é necessário 1 mol de ácido salicílico e 1 mol de anidrido acético. Portanto:
Passo 8
Converter esses mols em massas usando
.
- Massa de ácido salicílico consumida:
Converter para toneladas:
- Massa de anidrido acético consumida:
Converter para toneladas:
Passo 9
Checagem rápida de conservação de massa (sanity check): as massas dos reagentes somam
Os produtos (aspirina
+ ácido acético formado) devem somar o mesmo total; calculando o ácido acético formado daria aproximadamente
, e
, consistente com pequenas diferenças de arredondamento. Isso confirma que os cálculos fazem sentido.
Resposta
Ácido salicílico consumido:
Anidrido acético consumido:
Anidrido acético consumido: