Um vaso feito com uma massa de porcelana (50% argila, 25% FS e 25% Q) pesa 1 kg antes da queima. Qual é o peso final, após queima?

Passo 1

O enunciado dá que um vaso de porcelana pesa 1\\ \text{kg} antes da queima e que sua massa é composta por:
  • 50\% argila;
  • 25\% FS (feldspato);
  • 25\% Q (quartzo).
A pergunta é: qual será o peso final (após a queima) do vaso?

Passo 2

Entendendo o que muda na queima (explicação didática e física-química, sem pular etapas).
Quando se queima uma mistura cerâmica, nem todos os constituintes perdem massa. Na prática:
  • O quartzo ( Q) e o feldspato ( FS) são minerais que, na faixa de temperatura típica da queima da porcelana, praticamente não perdem massa (não têm água estrutural que seja liberada nessa etapa relevante). Ou seja, assumimos que Q e FS mantêm sua massa.
  • A argila (no caso da porcelana, tipicamente caulim/caulinita, fórmula química aproximada \mathrm{Al_2Si_2O_5(OH)_4}) contém hidroxilas ligadas estruturalmente que são removidas por desidroxilação ao aquecer; isso gera perda de água estrutural e, portanto, perda de massa permanente.
Portanto, para calcular a perda total de massa do vaso devemos:
  1. Determinar a massa inicial de cada componente lendo as percentagens (pegadas do enunciado).
  2. Estimar a fração da massa da argila que é perdida na queima (ou seja, a porcentagem de massa da argila que vira vapor d’água por desidroxilação).
  3. Subtrair essa perda da massa total inicial, pois FS e Q são mantidos.

Passo 3

Quantificar a perda da argila: cálculo a partir da fórmula da caulinita (explicação detalhada).
A caulinita tem fórmula \mathrm{Al_2Si_2O_5(OH)_4}. Na desidroxilação, dois mols de água são liberados por fórmula unitária (isto é, perde-se massa equivalente a 2 moléculas de \mathrm{H_2O}). Vamos calcular a fração de massa correspondente a essa água estrutural.
Massa molar aproximada da caulinita (usando massas atômicas padrão):
\begin{aligned} \text{Al}_2 &: 2\times26{,}982\approx53{,}964\\\ \text{Si}_2 &: 2\times28{,}085\approx56{,}170\\\ \text{O}_9 &: 9\times15{,}999\approx143{,}991\\\ \text{H}_4 &: 4\times1{,}008\approx4{,}032 \end{aligned}
Somando:
\text{Massa da fórmula} \approx 53{,}964 + 56{,}170 + 143{,}991 + 4{,}032 = 258{,}157\\ (\text{u})ó
Massa de 2 mols de \mathrm{H_2O}:
2\times18{,}015=36{,}030\\ (\text{u})
Fração de massa perdida por desidroxilação:
\text{fração perdida}=\frac{36{,}030}{258{,}157}\approx0{,}1396\quad\text{o que é }13{,}96\%.çãé
Comentário simpático: em termos práticos, diz‑se que a caulim/argila perde cerca de 14\% da sua massa por desidroxilação — esse número vem diretamente da estequiometria da caulinita.

Passo 4

Calcular as massas iniciais dos componentes (passo a passo numérico).
Massa total inicial:
m_{\text{total, inicial}}=1\\ \text{kg}.
Massa da argila ( 50\% de 1\\ \text{kg} ):
m_{\text{argila}}=0{,}50\times1\\ \text{kg}=0{,}50\\ \text{kg}.
Massa do feldspato ( 25\% ):
m_{FS}=0{,}25\times1\\ \text{kg}=0{,}25\\ \text{kg}.
Massa do quartzo ( 25\% ):
m_{Q}=0{,}25\times1\\ \text{kg}=0{,}25\\ \text{kg}.

Passo 5

Calcular a perda de massa da argila e a massa final do vaso.
Perda de massa da argila (usando a fração 0{,}1396):
\Delta m_{\text{argila}}=0{,}1396\times m_{\text{argila}}=0{,}1396\times0{,}50\\ \text{kg}=0{,}0698\\ \text{kg}.
Como FS e Q não perdem massa relevante, a perda total do vaso é apenas \Delta m_{\text{argila}}. Assim a massa final após queima é:
m_{\text{final}}=m_{\text{total, inicial}}-\Delta m_{\text{argila}}=1{,}000\\ \text{kg}-0{,}0698\\ \text{kg}=0{,}9302\\ \text{kg}.

Passo 6

Interpretação final e arredondamento amigável.
O resultado exato com as aproximações usadas é 0{,}9302\\ \text{kg}, que equivale a 930{,}2\\ \text{g}. Em provas costuma‑se reportar com três casas significativas: 0{,}930\\ \text{kg} (ou 930\\ \text{g}).

Resposta

0,9302\\ \text{kg}

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