Suponha que você seja responsável de um laboratório de análises de metais em uma empresa de mineração. Para a análise de 10,02 gramas de uma amostra de Ferro, foi realizada uma análise gravimétrica, utilizando como agente precipitante Hidróxido de sódio. Esse precipitado foi calcinado a 1000 graus. Foi obtido uma massa de 12,325 gramas. Sabendo que a porcentagem de ferro na amostra esta na ordem de
, responda: A) Qual a porcentagem de Ferro na amostra? A amostra seria aprovada?
Passo 1
O enunciado pede duas coisas:
- (A) Calcular a porcentagem de ferro na amostra analisada.
- (B) Dizer se a amostra seria aprovada, sabendo que a porcentagem esperada/aceitável está na ordem de
.
Dados fornecidos (peguei estes valores do enunciado):
- massa da amostra analisada:
. - massa do precipitado calcinado (produto obtido após aquecimento a
): . - massas atômicas fornecidas:
, , , .
O que vamos fazer: transformar a massa do óxido formado em quantidade de ferro por estequiometria e, a partir daí, calcular a porcentagem de ferro na amostra. Antes de calcular, preciso explicitar qual óxido assumimos que foi formado ao calcinarmos o hidróxido de ferro: normalmente, a precipitação por hidróxido seguida de calcinação produz óxido de ferro(III), isto é
. Vou justificar e usar essa hipótese no cálculo (ver passo seguinte).
Passo 2
Por que assumir
?
- Na análise gravimétrica típica de ferro, o ferro em solução como íon férrico
é precipitado como hidróxido . Ao aquecer fortemente (calcinamento), perde água e se transforma no óxido . - Há um detalhe prático: se se usa
como precipitante, existe possibilidade de formação de compostos contendo sódio em altas temperaturas (por exemplo, compostos de sódio e ferro), o que alteraria a massa do produto e exigiria outro caminho estequiométrico. Porém, questões didáticas como esta costumam assumir o produto simples . Vou seguir essa hipótese porque é a mais usada e compatível com os dados dados (calcule depois se necessário verificar contaminação por Na).
Resumo do método gravimétrico usado aqui:
- Medir a massa do óxido formado (
). - Usar a relação molar entre
e para obter a massa de ferro presente. - Dividir a massa de ferro encontrada pela massa inicial da amostra e multiplicar por
para obter a porcentagem.
Passo 3
Calcular a massa molar de
usando as massas atômicas fornecidas:
Substituindo:
Passo 4
Calcular o número de mols de
formados a partir da massa obtida:
Fazendo a divisão (mostrando passo a passo):
-
. -
.
Somando esses dois termos obtém-se, que é muito próximo de . Portanto:
Passo 5
Relacionar mols de
com mols de Fe:
- Cada mol de
contém mols de Fe. Assim:
Calcular a massa de ferro correspondente:
Agora a multiplicação:
-
. -
.
Somando:.
Portanto:
Passo 6
Calcular a porcentagem de ferro na amostra:
Fazendo a divisão:
logo
Passo 7
Decisão sobre aprovação:
- A porcentagem encontrada é aproximadamente
. - Como isso é maior que a referência/ordem de
, a amostra seria considerada aprovada (ou seja, atende/excede o teor esperado de ).
Passo 8
Aviso prático (curto, importante para prova e laboratório):
- Se no procedimento real se usou
em excesso e houve reação entre e o óxido ao calcinarmos, pode formar-se outro composto (por exemplo, sais de sódio do ferro) e a massa medida não seria exclusivamente . Isso causaria erro na determinação do teor de Fe. Em prova, quando não há indicação contrária, assumir conversão a é a abordagem correta, mas em laboratório real recomenda-se evitar contaminantes ou usar precipitantes que não introduzam cátions que se fixem no produto ao calcinamento.
Resposta
A)
B) Sim.
B) Sim.