O percentual de nitrogênio em um composto quimico que é isolado do tabaco de ser medido pelo método de Kjeldahl. Uma amostra de
desse composto isolado é submetida ao processo de digestão de Kjeldahl, e o amoníaco que se forma é destilado em
de
. A titulação do excesso de HCl restante requer
de
para atingir o ponto final. Qual é o percentual de nitrogênio no composto isolado?
Passo 1
Vou listar claramente o que o enunciado nos dá e o que ele pede.
Dados fornecidos:
- massa da amostra:
. - volume de
usado para receber o amoníaco: . - concentração do
: . - volume de
usado na titulação do excesso: . - concentração da
: .
O enunciado pede:
- o percentual de nitrogênio no composto isolado, isto é
na amostra.
Passo 2
Entendendo o método de Kjeldahl (explicação didática e plano de ataque).
- A digestão transforma o nitrogênio orgânico em amônio/amônia, e o amoníaco formado é coletado em solução ácida (
). A reação essencial do amoníaco com o ácido é (este é o balanço estequiométrico):
- Esta reação mostra que cada mol de
consome exatamente um mol de (relação estequiométrica 1:1). - Procedimento prático: adiciona-se um excesso conhecido de
para capturar todo o . Depois titula-se o excesso de com . Assim: - moles de
inicialmente adicionados = . - moles de
que sobraram (excesso) = moles de gastos na titulação, (reação 1:1 entre e ). - moles de
que reagiram com = . - esses moles são iguais aos moles de
formados, e cada mol de contém 1 mol de nitrogênio atômico ( ). Logo moles de moles de .
- moles de
- Depois convertemos moles de
em massa via , onde . - Finalmente, percentual de N:
Passo 3
Conversões de unidades e cálculo dos mols iniciais de
.
Passo importante: volumes em mililitros devem virar litros para usar
em
.
Moles de
adicionados:
Passo 4
Cálculo dos mols de
usados (que neutralizam o excesso de
).
Converte-se o volume de
:
Moles de
consumidos:
Por reação estequiométrica
, estes são os mols de
que sobraram (excesso):
Passo 5
Moles de
que reagiram com
(isto é, moles de
formados) e moles de nitrogênio.
Cada mol de
contém 1 mol de
, portanto
Passo 6
Cálculo da massa de nitrogênio e do percentual na amostra.
Massa de nitrogênio:
Percentual de nitrogênio na amostra:
Arredondando de forma razoável (os dados limitam a precisão), escrevemos com três algarismos significativos compatíveis com a massa da amostra: