1. (Ufv) Há analgésicos que apresentam como um de seus constituintes a aspirina, que pode ser sintetizada através da reação representada pela equação a seguir:
2 \mathrm{C}_{7} \mathrm{H}_{6} \mathrm{O}_{3}+\mathrm{C}_{4} \mathrm{H}_{6} \mathrm{O}_{3} \rightarrow 2 \mathrm{C}_{9} \mathrm{H}_{8} \mathrm{O}_{4}+\mathrm{H}_{2} \mathrm{O}

Passo 1

O enunciado fornece a equação química da síntese da aspirina:
2\,\mathrm{C}_{7}\mathrm{H}_{6}\mathrm{O}_{3} + \mathrm{C}_{4}\mathrm{H}_{6}\mathrm{O}_{3} \rightarrow 2\,\mathrm{C}_{9}\mathrm{H}_{8}\mathrm{O}_{4} + \mathrm{H}_{2}\mathrm{O}
Informações dadas:
  • A equação balanceada da reação está explícita (coeficientes estequiométricos: 2,1,2,1).
  • As fórmulas moleculares dos reagentes e produtos estão dadas.
    O enunciado, porém, não faz uma pergunta explícita (por exemplo: massa de produto, reagente limitante, rendimento, etc.). Portanto, para qualquer cálculo numérico adicional (como massas ou rendimentos) faltam dados numéricos (massa ou quantidade molar dos reagentes, rendimento experimental, etc.). Vou então explicar passo a passo como resolver os tipos de questões que costumam ser pedidas sobre essa reação, de forma didática, para que você aplique direto na prova quando tiver os números.

Passo 2

Verificação rápida da estequiometria (o que os coeficientes significam)
  • Os coeficientes na equação indicam a proporção molar entre espécies químicas. Aqui: \text{2 mol de }\mathrm{C}_{7}\mathrm{H}_{6}\mathrm{O}_{3}\\ \text{reagem com}\\\ 1\\ \text{mol de }\mathrm{C}_{4}\mathrm{H}_{6}\mathrm{O}_{3}para formar 2\\ \text{mol de }\mathrm{C}_{9}\mathrm{H}_{8}\mathrm{O}_{4}\\ \text{e}\\\ 1\\ \text{mol de }\mathrm{H}_{2}\mathrm{O}.
  • Interpretação prática importante (mole a mole): cada 2 mol de ácido salicílico ( \mathrm{C}_{7}\mathrm{H}_{6}\mathrm{O}_{3}) consome 1 mol de anidrido acético ( \mathrm{C}_{4}\mathrm{H}_{6}\mathrm{O}_{3}) e forma 2 mol de aspirina ( \mathrm{C}_{9}\mathrm{H}_{8}\mathrm{O}_{4}). Assim, a relação molar entre ácido salicílico e aspirina é 2:2, ou seja, 1:1 em termos de mols de ácido salicílico consumidos para mols de aspirina formados.

Passo 3

Cálculo das massas molares — como e por que fazer isso
  • Para converter entre massa (g) e quantidade de matéria (mol) usa-se a massa molar M (g·mol^{-1}). Cálculo padrão: somar os produtos do número de átomos pela massa atômica.
  • Usando massas atômicas arredondadas: \,C=12\,,\\ H=1\,,\\ O=16\,. M(\mathrm{C}_{7}\mathrm{H}_{6}\mathrm{O}_{3}) = 7\cdot12 + 6\cdot1 + 3\cdot16 = 84 + 6 + 48 = 138\\ \text{g·mol}^{-1}
M(\mathrm{C}_{4}\mathrm{H}_{6}\mathrm{O}_{3}) = 4\cdot12 + 6\cdot1 + 3\cdot16 = 48 + 6 + 48 = 102\\ \text{g·mol}^{-1}
M(\mathrm{C}_{9}\mathrm{H}_{8}\mathrm{O}_{4}) = 9\cdot12 + 8\cdot1 + 4\cdot16 = 108 + 8 + 64 = 180\\ \text{g·mol}^{-1}
M(\mathrm{H}_{2}\mathrm{O}) = 2\cdot1 + 1\cdot16 = 18\\ \text{g·mol}^{-1}
  • Aula curta: sempre calcule as massas molares quando a questão pede transformar massa em mol ou vice-versa. Use as massas atômicas que o professor indicar (aqui usei valores inteiros para facilitar calculações manuais).

Passo 4

Regra prática de conversão massa ↔ mol e fator de conversão estequiométrico
  • Para converter massa m em mols n: n = \frac{m}{M}onde m é em gramas e M é massa molar em g·mol^{-1}.
  • Para passar de mols de uma espécie A para mols de outra espécie B usa-se a razão estequiométrica: n_B = n_A \times \frac{\text{coeficiente de }B}{\text{coeficiente de }A}.
  • Exemplo direto com esta reação (fator de conversão útil): como os coeficientes de ácido salicílico e aspirina são ambos 2, um mol de ácido salicílico produce um mol de aspirina. Logo, em termos de massa: \text{a cada }138\\ \text{g de ácido salicílico teoricamente formam-se }180\\ \text{g de aspirina}.áíAssim o fator de massa para converter m gramas de ácido salicílico em massa teórica de aspirina é: m_{\text{aspirina, teor}} = m_{\text{ácido salicílico}} \times \frac{180}{138}.áí
  • Outro fator útil (a partir do anidrido acético): 1 mol de anidrido ( 102\\ \text{g}) reage com 2 mol de ácido salicílico ( 276\\ \text{g}) para formar 2 mol de aspirina ( 360\\ \text{g}). Então: \text{se anidrido for limitante, } m_{\text{aspirina, teor}} = m_{\text{anidrido}} \times \frac{360}{102}.

Passo 5

Como identificar o reagente limitante (passo a passo que você fará na prova)
  1. Converta as massas dadas de cada reagente para mols: n = m/M.
  2. Use a razão estequiométrica para calcular quantos mols de um reagente seriam necessários para reagir com todo o outro.
  3. Compare os mols disponíveis com os mols necessários. O reagente que acaba primeiro (ou seja, cujo número de mols disponível é menor do que o exigido pela estequiometria) é o limitante.
  4. Calcule a quantidade de produto a partir do reagente limitante usando as razões estequiométricas.
    Exemplo esquemático (sem números concretos): se houver n_1 mol de \mathrm{C}_{7}\mathrm{H}_{6}\mathrm{O}_{3} e n_2 mol de \mathrm{C}_{4}\mathrm{H}_{6}\mathrm{O}_{3}, comparar:
\text{requeridos de anidrido para consumir todo o ácido salicílico} = \frac{n_1}{2}\quad(\text{porque 2 ácido : 1 anidrido})áíá
Se n_2 < \dfrac{n_1}{2}, o anidrido é limitante; se n_2 > \dfrac{n_1}{2}, o ácido é limitante.

Passo 6

Rendimento e massa real de produto — como calcular quando dão dados experimentais
  • Rendimento teórico ( m_{\text{teor}}) é o que se obtém assumindo reação completa e sem perdas (usar os fatores mostrados no Passo 4).
  • Rendimento experimental ( m_{\text{exp}}) é a massa realmente obtida em laboratório.
  • Percentual de rendimento: \text{rendimento }(\%) = \frac{m_{\text{exp}}}{m_{\text{teor}}} \times 100\%.
  • Na prova: calcule m_{\text{teor}} a partir do reagente limitante; depois aplique a fórmula acima se der m_{\text{exp}}.

Passo 7

Resumo prático — receita de como resolver rapidamente num exame (passos que você aplica)
  1. Identifique o que a questão pede (massa de produto, reagente limitante, rendimento, volume a partir de concentração, etc.).
  2. Calcule massas molares (Passo 3).
  3. Converta massas dadas em mols com n=m/M.
  4. Use razões estequiométricas para achar mols de produtos ou reagentes remanescentes.
  5. Converta mols finais em massa se necessário.
  6. Se pedirem rendimento, compare experimental com teórico.
    Sugestão de atalho mental para esta reação específica: como a relação molar ácido salicílico : aspirina é 1:1 (em mols), para cada 138\\ \text{g} de ácido salicílico espera-se teoricamente 180\\ \text{g} de aspirina.

Resposta

Não há dados suficientes para calcular um valor numérico; o enunciado apenas fornece a equação balanceada da reação e não especifica o que deve ser calculado nem as quantidades iniciais.

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