Enunciado

Pediram-lhe que identificassse o composto X , extraído de uma planta apreendida por um guarda alfandegário. Após alguns testes, você obteve os seguintes resultados. O composto X é um sólido branco cristalino. Uma solução de X em água muda para vermelho o tornassol e conduz mal eletricidade, mesmo em altas concentrações de X . A adição de hidróxido de sódio provoca uma reação química e a solução passa a conduzir bem eletricidade. A análise elementar de X fornece a composição em percentagem de massa, que é 26,68 % de C e 2,239 % de H , o restante sendo oxigênio. O espectro de massa de X dá a massa molar 90,0 g . m o l - 1 .

  1. Escreva a fórmula empírica de X .
  2. Escreva a fórmula molecular de X .
  3. Escreva a equação química balanceada e a equação iônica simplificada da reação de X com hidróxido de sódio. (Suponha que X tem dois átomos de hidrogênio ácidos.)

Passo 1

Queremos identificar o composto X , em que pelo enunciado sabemos que é um ácido orgânico, pois muda a coloração do tornassol para vermelho e é extraído de de um planta. Além de reagir com hidróxido de sódio, formando um composto iônico.

Sabemos também que:

Massa molar de   X = 90 g . m o l - 1

Passo 2

Letra (a)

Para encontramos a fórmula empírica precismos saber qual a relação entre as quantidades dos elementos que compões o composto X . Para isso temos que transformar a composição em percentagem de massa em percentagem de mol.

C ⇒ 26,68 %   e m   g 12,0107 g . m o l - 1 ≅ 2,22 %   e m   m o l

H ⇒ 2,239 %   e m   g 1,00784 g . m o l - 1 ≅ 2,22 %   e m   m o l

O ⇒ 71,081 %   e m   g 15,999 g . m o l - 1 ≅ 4,44 %   e m   m o l

Temos que a relação entre o Carbono e Hidrogênio e o Oxigênio é de 1 : 1 : 2 então podemos escrever a formula empírica de X da seguinte forma:

C H O 2

Passo 3

Letra (b)

Para escrevermos a fórmula molecular do composto X precisamos saber a relação entre massa molar da formula empírica e a massa molar do composto X (fornecida pelo enunciado).

Temos que massa molar de C H O 2 é:

12,0107 + 1,00784 + 2 × 15,999 = 45,01654 g . m o l - 1

A razão entre as massas molares é:

90,0 g . m o l - 1 45,01654 g . m o l - 1 = 2

Logo, a fórmula molecular é 2 vezes a fórmula empírica. Ou seja:

C 2 H 2 O 4

Ou

H O 2 C C O 2 H

Passo 4

Letra (c)

Supondo que X tem dois átomos de hidrogênio ácidos, ou seja, dois H + para serem doados na reação. A equação química balanceada é:

H O 2 C C O 2 H ( a q ) + 2 N a O H ( a q ) → N a O 2 C C O 2 N a ( a q ) + 2 H 2 O ( l )

Para escrevar a equação iônica simplificada precisamos escrever a equação iônica completa e depois simplificar. Devido ao composto X conduz mal eletricidade, podemos afirmar que ele permanecera em sua fórmula molecular (neutra) em meio aquoso.

H O 2 C C O 2 H a q + 2 N a + a q   +   O H - a q → C 2 O 4 2 - ( a q ) + 2 N a + ( a q ) + 2 H 2 O ( l )

Como o N a + é um íon comum em ambos os lados da reação ele se cancela, e a equação iônica simplificada é:

H O 2 C C O 2 H a q +   O H - a q → C 2 O 4 2 - ( a q ) + 2 H 2 O ( l )

Resposta

(a)

C H O 2

(b)

C 2 H 2 O 4

(c)

H O 2 C C O 2 H ( a q ) + 2 N a O H ( a q ) → N a O 2 C C O 2 N a ( a q ) + 2 H 2 O ( l )

H O 2 C C O 2 H a q +   O H - a q → C 2 O 4 2 - ( a q ) + 2 H 2 O ( l )

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