Determine a fórmula empírica e a fórmula molecular de um composto que contém C , H, Ne O, com 48,94 % de C, 4,107 % de H, 14,36 % de N em massa e possui massa molar de 196,342 g cdot mol^-1.

Passo 1

Beleza, o enunciado diz: “A gente tem um composto com C, H, N e O que, em massa, é 48,94 % C, 4,107 % H, 14,36 % N e o resto O. A massa molar dele é 196,342 g/mol. Precisamos achar a fórmula empírica e a fórmula molecular.”
Conteúdo: este é um probleminha de química analítica/estequiometria sobre fórmula empírica e fórmula molecular. Para resolver, vamos precisar:
  1. Transformar porcentagem em massa (assumindo 100 g).
  2. Converter massa em mols (usando massa molar de cada átomo).
  3. Determinar a razão mais simples entre os mols.
  4. Calcular a massa da fórmula empírica e compará-la à massa molecular para achar o “n” que multiplica a empírica.

Passo 2

Primeiro, a gente assume que temos 100 g do composto (isso facilita porque 48,94 % vira 48,94 g de C, etc.).
  • m© = 48,94 g
  • m(H) = 4,107 g
  • m(N) = 14,36 g
  • m(O) = 100 g – (48,94 + 4,107 + 14,36) = 32,593 g

Passo 3

Agora convertemos cada massa em mols usando as massas atômicas (C≈12,011; H≈1,008; N≈14,007; O≈16,00):
  • n© = 48,94 g / 12,011 g/mol ≈ 4,075 mol
  • n(H) = 4,107 g / 1,008 g/mol ≈ 4,075 mol
  • n(N) = 14,36 g / 14,007 g/mol ≈ 1,025 mol
  • n(O) = 32,593 g / 16,00 g/mol ≈ 2,037 mol
Teoria rápida: mol é a “quantidade de matéria” e a gente divide massa pela massa molar pra achar quantos mols daquele elemento tem.

Passo 4

Pra achar a fórmula empírica, dividimos todos os valores de mol pelo menor deles (que é n(N) = 1,025 mol):
  • C: 4,075 / 1,025 ≈ 3,976 ≈ 4
  • H: 4,075 / 1,025 ≈ 3,976 ≈ 4
  • N: 1,025 / 1,025 = 1
  • O: 2,037 / 1,025 ≈ 1,987 ≈ 2
Então a fórmula empírica é C₄H₄N₁O₂ (ou só C₄H₄NO₂).
Teoria: simplificar a razão de átomos ao menor conjunto de números inteiros.

Passo 5

Agora vamos ver quantas vezes a massa da fórmula empírica cabe na massa molecular dada (196,342 g/mol).
Massa da fórmula empírica:
Mₑ = 4·12,011 + 4·1,008 + 1·14,007 + 2·16,00
Mₑ = 48,044 + 4,032 + 14,007 + 32,00 ≈ 98,083 g/mol
Multiplicador n = Mₘₒₗₑcᵤₗₐᵣ / Mₑ = 196,342 / 98,083 ≈ 2,002 ≈ 2
Então a fórmula molecular é duas vezes a empírica: C₈H₈N₂O₄.

Resposta

Fórmula empírica: C4H4NO2
Fórmula molecular: C8H8N2O4

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