Questão 9) A morfina é constituída de carbono, hidrogênio, nitrogênio e oxigênio. Uma amostra de 5,000 g de morfina foi queimada ao ar e produziu 13,127 g de CO2 e 2,985 g de H2 O. Em uma análise separada determinou-se que a morfina contém 4,90 % de nitrogênio. Determine a fórmula empírica da morfina.

Passo 1

O enunciado dá a combustão de uma amostra de 5,000g de morfina (composta por C, H, N e O), resultando em 13,127g de CO2 e 2,985g de H2O. Além disso, sabe-se que a morfina contém 4,90% de nitrogênio. Para achar a fórmula empírica, vamos:
  1. Determinar as massas de C e H a partir dos produtos de combustão.
  2. Calcular a massa de N pela análise percentual.
  3. Obter a massa de O por diferença.
  4. Converter todas as massas em mols e dividir pela menor para achar a proporção atômica.

Passo 2

Massa de carbono a partir de CO2:
mC = mCO2times12,0144,01 =13,127;gtimes12,0144,01approx3,581;g

Passo 3

Massa de hidrogênio a partir de H2O:
mH = mH2Otimes2times1,00818,02 =2,985;gtimes2,01618,02approx0,335;g

Passo 4

Massa de nitrogênio pela análise percentual:
mN = 0,049times5,000;g=0,245;g
Massa de oxigênio por diferença:
mO = 5,000 - (3,581 + 0,335 + 0,245);gapprox0,839;g

Passo 5

Converter massas em mols usando as massas atômicas MC=12,01, MH=1,008, MN=14,01, MO=16,00:
nC = 3,58112,01approx0,2983;mol, nH = 0,3351,008approx0,3323;mol,
nN = 0,24514,01approx0,01749;mol, nO = 0,83916,00approx0,05244;mol

Passo 6

Dividindo todas as quantidades molares por nN=0,01749 (o menor valor):
nCnNapprox17,06approx17, nHnNapprox19,02approx19,
nNnN=1, nOnNapprox3,00approx3
Daí a fórmula empírica é
C17H19N1O3

Resposta

A fórmula empírica da morfina é C17H19NO3.

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