Questão 04) (1,4) Determine a fórmula empírica e a fórmula molecular de um composto que contém C , \mathrm{H}, \mathrm{N} e O , com 48,94 \% de \mathrm{C}, 4,107 \% de \mathrm{H}, 14,36 \% de N em massa e possui massa molar de 196,342 \mathrm{~g} \cdot \mathrm{~mol}^{-1}.

Passo 1

O enunciado fornece a composição em massa de um composto em porcentagem de C, H, N e O, e pede a fórmula empírica e a fórmula molecular sabendo que a massa molar é 196,342, g\cdot mo l^{-}¹. Para isso vamos usar conversão de massa% em mols, achar a razão molar mais simples (fórmula empírica) e depois comparar a massa molar empírica com a massa molar dada para obter a fórmula molecular.

Passo 2

Assumimos 100,g de composto para converter diretamente porcentagem em gramas e depois em mols.
C: 48,94,g →
n_C=\frac{48,94}{12,011}\approx4,077
H: 4,107,g →
n_H=\frac{4,107}{1,008}\approx4,075
N: 14,36,g →
n_N=\frac{14,36}{14,007}\approx1,025
O: resto 100 - (48,94+4,107+14,36)=32,593,g →
n_O=\frac{32,593}{15,999}\approx2,037

Passo 3

Dividimos todos os números de mols pelo menor valor para obter a relação inteira mais simples. O menor valor é n_N\approx1,025.
\frac{n_C}{n_N}\approx\frac{4,077}{1,025}\approx3,98\approx4,\quad \frac{n_H}{n_N}\approx\frac{4,075}{1,025}\approx3,98\approx4,
\frac{n_N}{n_N}=1,\quad \frac{n_O}{n_N}\approx\frac{2,037}{1,025}\approx1,99\approx2
Logo a fórmula empírica é \mathrm{C_4H_4N_1O_2}\equiv\mathrm{C_4H_4NO_2}.

Passo 4

Calculamos a massa molar da fórmula empírica e comparamos com a massa molar dada para encontrar o fator multiplicativo.
M_{\rm emp} = 4\times12,011 + 4\times1,008 + 14,007 + 2\times15,999 = 98,081\\ {\rm g\cdot mol^{-1}}
\text{fator} = \frac{196,342}{98,081}\approx2,00
Portanto a fórmula molecular é duas vezes a empírica: \mathrm{C_8H_8N_2O_4}.

Resposta

Fórmula empírica: \mathrm{C_4H_4NO_2}
Fórmula molecular: \mathrm{C_8H_8N_2O_4}

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