Determinação de Fórmulas
Fórmula Percentual ou Centesimal
A fórmula percentual ou centesimal indica a massa de cada elemento químico que existe em 100 partes de massa (100 g, 100 kg) da substância.
A fórmula percentual é importante, pois ela é o ponto de partida para se determinar as outras fórmulas químicas dos compostos, como a fórmula mínima ou empírica e a fórmula molecular.
A fórmula matemática usada para calcular essa porcentagem é dada por:
Usa-se também a regra de três para realizar esses cálculos. Veja o exemplo abaixo:
“Determine a fórmula percentual de um sal inorgânico, sendo que a análise de sua amostra indicou que em 50 g dessa substância existem 20 g de cálcio, 6 g de carbono e 24 g de oxigênio.”
Resolução:
Usando a fórmula:
Porcentagem de massa do cálcio = massa do cálcio na amostra . 100%
massa total da amostra
Porcentagem de massa do cálcio = 20 g . 100%
50 g
Porcentagem de massa do cálcio = 40 %
Porcentagem de massa do carbono = 6 g . 100%
50 g
Porcentagem de massa do carbono = 12 %
Porcentagem de massa do oxigênio = 24 g . 100%
50 g
Porcentagem de massa do oxigênio = 48 %
Assim, a fórmula centesimal pode ser expressa por: Ca40%C12%O48%
- Esse mesmo cálculo pode ser feito por regra de três, tomando-se uma amostra de 100 g:
Substância massa de Ca
50 g ----------------20g de Ca
100 g --------------- x
x = 40 g de Ca em 100 g de amostra ou 40% de Ca.
Substância massa de C
50 g ---------------- 6 g de C
100 g --------------- y
y = 12 g de Ca em 100 g de amostra ou 12% de C.
Substância massa de O
50 g ----------------24g de O
100 g --------------- w
w = 48 g de Ca em 100 g de amostra ou 48% de O.
Fórmula Mínima ou Empírica
A fórmula mínima indica os elementos formadores da substância, bem como a proporção em número de átomos desses elementos expressa em números inteiros e menores possíveis.
Entender a fórmula molecular das substâncias é importante para os cálculos estequiométricos na Química, que é uma parte que relaciona a quantidade de reagentes e/ou produtos em uma reação.
Porém, uma espécie de etapa intermediária para a determinação da fórmula molecular é a descoberta da fórmula mínima, também chamada de fórmula empírica, que pode ser definida da seguinte maneira:
A fórmula mínima ou empírica corresponde à proporção mínima, em números inteiros, entre os átomos dos elementos que compõem a molécula da substância.
Exemplo:
A fórmula molecular da glicose é C6H12O6. Portanto, a proporção entre os átomos dos elementos desse composto é 6: 12:6. Mas poderíamos fazer uma simplificação matemática dessa proporção ao dividir os números pelo menor entre eles, que no caso é o número 6.
Assim, obteríamos a seguinte proporção 1 : 2 : 1. Esses são os índices da fórmula mínima da glicose, sendo que o índice “1” não precisa ser escrito: CH2O.
Nesse exemplo, a fórmula molecular é diferente da fórmula mínima. Entretanto, quando não for possível simplificar os números, então, a fórmula mínima será exatamente igual à fórmula molecular. Isso acontece no caso do ácido sulfúrico, cuja fórmula molecular é H2SO4. Veja que o índice do enxofre é 1 e não tem como simplificá-lo mais para que continue sendo um número inteiro. Então, a fórmula mínima do ácido sulfúrico também é H2SO4.
Transformar da Fórmula Percentual para Mínima
Mas, conforme já dito, geralmente determinamos a fórmula mínima para chegar à fórmula molecular, e não o contrário, como fizemos nesses dois exemplos. Então, como determinar a fórmula mínima ou empírica quando não sabemos ainda a fórmula molecular da substância pura?
Bem, a forma mais usada é por meio da fórmula percentual* que indica a massa de cada elemento em 100 partes de uma amostra da substância. Os passos para determinação da fórmula mínima por meio da fórmula percentual são basicamente os seguintes:
Veja agora um exemplo de como proceder com os cálculos:
Exemplo: (Vunesp-SP) Ferritas são compostos com propriedades magnéticas utilizados em componentes eletrônicos. A análise química de uma ferrita forneceu os resultados: Mg = 12%, Fe = 56%, O = 32% (massas atômicas Mg = 24, Fe = 56, O = 16). Determine a fórmula mínima da ferrita.
Resolução:
1º Passo: Dividir as porcentagens pelas massas atômicas
Mg = 12% dividir por 24 = 0,5
Fe = 56% dividir por 56 = 1
O = 32% dividir por16 = 2
2º Passo: Dividir os números obtidos pelo menor dos números obtidos
Mg = 0,5 dividir por 0,5 = 1
Fe = 1 dividir por 0,5 = 2
O = 2 dividir por 0,5 = 2
3º Passo:Se necessário multiplicar por 2,3 ... até obter um número inteiro.
Neste caso como todos os resultados obtidos foi um número inteiro. Logo, a fórmula mínima é: MgFe2O2
Transformar da Fórmula Mínima par Molecular
Fórmula - dividir a massa molar / pela massa da fórmula mínima.
Exemplo:
Ácido Acético: = 60 g/mol
Glicose = 180 g/mol
CH2O = fórmula mínima = 30 g/mol
Logo, para o ácido acético: 60 dividido por 30 = 2 obtendo a fórmula CH2O X 2 = C2H4O2
para a glicose: 180 dividido por 30 = 6 obtendo a fórmula CH2O X 2 = C6H12O6