Exercício 1: Uma solução é preparada contendo
de fenol
em 495 g de etanol
. Calcule (a) fração em quantidade de matéria do soluto; (b) a porcentagem em massa do soluto; (c) a concentração em quantidade de matéria do soluto.
Passo 1
O enunciado nos dá as massas e pede três quantidades. Informações fornecidas:
- massa do soluto (fenol):
. - massa do solvente (etanol):
.
O enunciado pede:
(a) a fração em quantidade de matéria do soluto;
(b) a porcentagem em massa do soluto;
(c) a concentração em quantidade de matéria do soluto.
(a) a fração em quantidade de matéria do soluto;
(b) a porcentagem em massa do soluto;
(c) a concentração em quantidade de matéria do soluto.
Observação prática para (c): o enunciado não dá volume da solução, logo não é possível calcular a concentração molar (molaridade,
mol·L^{-1}). Vou interpretar a questão como pedindo a concentração em quantidade de matéria na forma de molalidade (concentração em mol·kg^{-1}), que usa apenas massas e é compatível com os dados dados. Se a intenção fosse molaridade, faltaria o volume.
Passo 2
Calcular as massas molares (massa molar = massa de 1 mol da substância). Explico rápido como obter: somam-se as massas atômicas de cada átomo na fórmula. Vou usar valores usuais arredondados:
,
,
.
- Fórmula do fenol:
(equivalente a ). A massa molar do fenol é
- Fórmula do etanol:
(equivalente a ). A massa molar do etanol é
Explicação didática curta: multiplicou-se o número de átomos de cada elemento pela massa atômica e somou-se tudo — isso dá a massa de um mol da molécula em g·mol^{-1}.
Passo 3
Calcular o número de mols de cada componente (fórmula:
, onde
é número de mols,
é massa em gramas e
é massa molar em g·mol^{-1})).
- Mols de fenol:
- Mols de etanol:
Breve comentário: guardei
com mais casas para reduzir arredondamento posterior; o valor final será apresentado com 3 algarismos significativos apropriados.
Passo 4
(a) Fração em quantidade de matéria do soluto (fração molar). Definição e fórmula:
- A fração molar do soluto (fenol) é a razão entre os mols do soluto e o total de mols na solução:
Substituindo os valores:
Explicação didática: a fração molar é uma maneira de dizer qual fração dos “triturinhos” (mols) totais pertence ao soluto; valores pequenos indicam que o soluto está em baixa proporção em número de mols.
Passo 5
(b) Porcentagem em massa do soluto. Definição e fórmula:
- A porcentagem em massa é
Massa total da solução =
. Então
Explicação didática: é a fração massiva convertida em porcentagem; fácil de interpretar: cerca de
da massa total da solução é fenol.
Passo 6
(c) Concentração em quantidade de matéria do soluto — escolhi calcular a molalidade (concentração em mol·kg^{-1}) porque o volume não foi fornecido, então a molaridade não pode ser determinada. Definição e fórmula da molalidade
:
Aqui o solvente é o etanol com massa
. Substituindo:
Explicação didática: molalidade diz quantos mols do soluto existem por quilograma do solvente — é útil quando se trabalha com propriedades coligativas e quando o volume não é conhecido.
Passo 7
Resumo de arredondamentos e unidades:
- mantive a fração molar com 3 algarismos significativos coerentes com os dados (duas ou três casas dependendo da convenção);
- a porcentagem em massa foi dada com duas casas decimais percentuais razoáveis;
- a molalidade foi dada com três casas significativas e unidade
.
Resposta
(a)
(b)
(c)