Considere um sistema gasoso com a seguinte composição:
Componentes
% molar
Metano
80,5
Etano
3,7
Propano
9,5
Dióxido de carbono
6,3
Determine:
Fração mássica do etano;
| Componentes | % molar |
| Metano | 80,5 |
| Etano | 3,7 |
| Propano | 9,5 |
| Dióxido de carbono | 6,3 |
Fração mássica do etano;
Passo 1
O enunciado pede a fração mássica do etano em uma mistura gasosa. Informações fornecidas (todas em porcentagem molar):
Metano:
Etano:
Propano:
Dióxido de carbono:
Objetivo explícito: calcular a fração mássica do etano (ou seja, a razão da massa de etano pela massa total da mistura) usando os percentuais molares dados.
Metano:
Etano:
Propano:
Dióxido de carbono:
Objetivo explícito: calcular a fração mássica do etano (ou seja, a razão da massa de etano pela massa total da mistura) usando os percentuais molares dados.
Passo 2
Conceito e fórmula que vamos usar (aula rápida): a fração mássica
de um componente
é dada por
onde
é a fração molar do componente
(ou seja, a parte em mols — por exemplo
vira
) e
é a massa molar (massa de 1 mol) do componente
. A soma no denominador é a massa total de 1 mol da mistura (ou seja, a massa média molar da mistura). Explicando as variáveis:
-
: fração molar (sem unidade). -
: massa molar em . -
: fração mássica (adimensional); vezes dá a porcentagem mássica.
Passo 3
Precisamos das massas molares dos componentes. Podemos calcular a partir das massas atômicas aproximadas:
,
,
. Calculando (valores arredondados usuais em tabelas):
Esses são os
que usaremos.
Passo 4
Converter as porcentagens molares dadas em frações molares (dividir por
):
Passo 5
Calcular a contribuição de massa de cada componente por mol da mistura, isto é
:
Observação: esses valores representam quantos gramas de cada componente existem em uma “mistura de 1 mol” (ou melhor, na porção de mistura cuja soma das frações molares é 1).
Passo 6
Somar as contribuições para obter a massa total de 1 mol da mistura (massa molar média da mistura):
Esse é o denominador na fórmula da fração mássica.
Passo 7
Calcular a fração mássica do etano aplicando a fórmula:
Convertendo para porcentagem mássica:
Interpretação: cerca de
da massa da mistura é etano, embora em mols o etano seja apenas
; isso acontece porque etano é mais pesado que o metano.