Qual das alternativas representa um ferro com maior teor de ferro?
a) Siderita
b) Limonita
c) Hematita
d) Magnetita

Passo 1

O enunciado pergunta: “Qual das alternativas representa um ferro com maior teor de ferro?”
As alternativas fornecidas são:
(a) Siderita
(b) Limonita
(c) Hematita
(d) Magnetita
Não há outros dados numéricos no enunciado além dos nomes dos minerais.

Passo 2

Estratégia de resolução (explicada passo a passo, sem pular etapas): vou comparar o teor (fração em massa) de ferro em cada mineral, calculando a porcentagem de ferro elemental presente na fórmula química representativa de cada minério. Aqui está o conceito que vamos usar e a aula rápida que você precisa para entender isso:
  • O “teor de ferro” (porcentagem de ferro) em um composto é dado por:
\text{teor de Fe} = 100\times\frac{\text{massa dos átomos de Fe na fórmula}}{\text{massa molar da fórmula}}áóó
  • “Massa molar da fórmula” é a soma das massas atômicas (em g·mol^{-1}) de todos os átomos que aparecem na fórmula.
  • Vamos usar massas atômicas aproximadas (valores comuns): \mathrm{Fe}=55{,}845, \mathrm{C}=12{,}011, \mathrm{O}=16{,}00, \mathrm{H}=1{,}008. Sempre que eu usar um número, ele estará entre ....
  • Observação sobre a limonita: limonita não tem fórmula química fixa, é uma mistura hidratada de óxidos e hidróxidos de ferro. Uma fórmula representativa frequentemente usada é \mathrm{FeO(OH)} (goethita) ou \mathrm{Fe_2O_3\cdot nH_2O}. Vou usar \mathrm{FeO(OH)} como representante razoável para estimar o teor típico de limonita, e explicarei que é variável.

Passo 3

Cálculo para a siderita (fórmula representativa \mathrm{FeCO_3}):
  • Massa dos átomos de ferro na fórmula: há 1 átomo de Fe, então massa = 1\times55{,}845 = 55{,}845.
  • Massa molar da fórmula: 55{,}845 + 12{,}011 + 3\times16{,}00 = 55{,}845 + 12{,}011 + 48 = 115{,}856.
  • Teor de ferro:
\text{teor}_{\text{siderita}} = 100\times\frac{55{,}845}{115{,}856} \approx 100\times0{,}4821 = 48{,}21\\%.
Interpretação: a siderita tem cerca de 48{,}2\% de ferro em massa.

Passo 4

Cálculo para a hematita (fórmula \mathrm{Fe_2O_3}):
  • Massa dos átomos de ferro: 2\times55{,}845 = 111{,}690.
  • Massa molar da fórmula: 111{,}690 + 3\times16{,}00 = 111{,}690 + 48 = 159{,}690.
  • Teor de ferro:
\text{teor}_{\text{hematita}} = 100\times\frac{111{,}690}{159{,}690} \approx 100\times0{,}6994 = 69{,}94\\%.
Interpretação: a hematita tem cerca de 69{,}9\% de ferro em massa.

Passo 5

Cálculo para a magnetita (fórmula \mathrm{Fe_3O_4}):
  • Massa dos átomos de ferro: 3\times55{,}845 = 167{,}535.
  • Massa molar da fórmula: 167{,}535 + 4\times16{,}00 = 167{,}535 + 64 = 231{,}535.
  • Teor de ferro:
\text{teor}_{\text{magnetita}} = 100\times\frac{167{,}535}{231{,}535} \approx 100\times0{,}7239 = 72{,}39\\%.
Interpretação: a magnetita tem cerca de 72{,}4\% de ferro em massa.

Passo 6

Cálculo para a limonita (representada por \mathrm{FeO(OH)} — goethita, um representante comum):
  • Massa dos átomos de ferro: 1\times55{,}845 = 55{,}845.
  • Massa molar da fórmula: há dois oxigênios (um \mathrm{O} e um \mathrm{OH}), então massa = 55{,}845 + 2\times16{,}00 + 1{,}008 = 55{,}845 + 32 + 1{,}008 = 88{,}853.
  • Teor de ferro:
\text{teor}_{\text{limonita (FeO(OH))}} = 100\times\frac{55{,}845}{88{,}853} \approx 100\times0{,}6286 = 62{,}86\\%.
Observação didática: limonita é variável; valores práticos de teor para limonita/hidróxidos hidratados costumam ficar na faixa aproximada de \sim50\% a \sim63\% de Fe, dependendo do grau de hidratação e impurezas. Usando \mathrm{FeO(OH)} obtemos \approx62{,}9\%.

Passo 7

Comparação final entre os teores calculados (resumo):
  • \mathrm{Siderita}: \approx48{,}2\% de Fe.
  • \mathrm{Limonita} (representativa \mathrm{FeO(OH)}): \approx62{,}9\% de Fe (valor variável na prática).
  • \mathrm{Hematita}: \approx69{,}9\% de Fe.
  • \mathrm{Magnetita}: \approx72{,}4\% de Fe.
    Conclusão: entre as opções dadas, a magnetita apresenta o maior teor de ferro por massa.

Resposta

d) Magnetita

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