Análise Elementar, Notas de estudo de Química

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ANÁLISE ELEMENTAR

Lavoisier (1784): queima de um composto orgânico e análise dos produtos da combustão. Gay-Lussac, Thénard, Dumas, Berzelius, Liebig (1811 – 1831 ): melhores métodos de análise, mas com pelo menos 0,5 g de amostra. Fritz Pregl (1911): desenvolve técnicas mais precisas, usando de 3 a 4 mg de amostra.

Massa da amostra Massa de água = massa de perclorato depois da combustão – massa de perclorato antes da combustão Massa de CO 2 = massa de cal sodada depois da combustão – massa de cal sodada antes da combustão Calculamos a porcentagem de carbono e hidrogênio existentes na amostra original.

Cálculos: ( H = 1,008 u; C = 12,01 u; O = 16,000 u) g H = g H 2 O x (2,016 ÷ 18,016) % H = (g H ÷ g amostra) x 100 g C = g CO2 x (12,01 ÷ 44,01) % C = (g C ÷ g amostra ) x 100

Se dividirmos todos os subscritos da fórmula pelo menor valor deles (2,17), teremos:

C 2 H5,97O 1

Como sempre há um erro experimental (que deve ser menor ou igual a 0,3%), evidentemente que a fórmula empírica (FE) também chamada de fórmula mínima é:

C 2 H 6 O

A fórmula verdadeira (fórmula molecular (FM)) pode ser um múltiplo. Ex.:

C 4 H 12 O 2 ou C 6 H 18 O 3 ou C 8 H 24 O 4 etc...

Como saber? É preciso conhecer o peso molecular (PM)! Se é um gás, o PM pode ser obtido de medidas de pressão, volume e temperatura. Se é sólido ou líquido, a partir do abaixamento do ponto de fusão de um solvente apropriado, por exemplo. Digamos que o composto seja um gás de PM = 44,5. Esse valor está mais próximo de 46,1 do que de seus múltiplos, portanto a FM = FE.

EXERCÍCIOS: C = 12 H = 1,01 O = 16 2- O ácido oxálico tem fórmula molecular C 2 H 2 O 4. Qual é o resultado esperado da sua análise elementar? Resposta: 1 mol de C = 12 g ----- 2 mol de C =? (24 g) 1 mol de H = 1,01g ------ 2 mol de H =? (2,02 g) 1 mol de O = 16 g --------- 4 mol de O =? (64 g) Portanto, 1 mol de C 2 H 2 O 4 = 90,02 g Portanto, % C = (24 ÷ 90,02) x 100 = 26,66 % % H = (2,02 ÷ 90,02) x 100 = 2,24% % O = (64 ÷ 90,02) x 100 = 71,10%

EXERCÍCIOS: H = 1,01 C = 12 O = 16 N = 14 3- O nitrato de peroxiacetila (NPA) tem a seguinte composição percentual em massa: 19,8% de C; 2,5% de H; 66, % de O e 11,6 % de N. Qual é a sua fórmula empírica? Resposta: Em 100 g de NPA temos: 19,8 g de C; 2,5 g de H; 66,1 g de O e 11,6 g de N. Portanto: Número de moles de C = nC = (1 mol de C ÷ 12 g de C) x 19,8 g de C = 1,65 moles de C. Número de moles de H = nH = (1 mol de H ÷ 1,01 g de H) x 2,5 g de H = 2,48 moles de H. Número de moles de O = nO = (1 mol de O ÷ 16 g de O) x 66,1 g de O = 4,13 moles de O. Número de moles de N = nN = (1 mol de N ÷ 14 g de N) x 11,6 g de N = 0,83 moles de N.

C1,65H2,48O4,13N0,

EXERCÍCIOS: H = 1,01 C = 12 O = 16

4- Frutose tem 40,0% de C; 6,7% de H e 53,3 % de O. Qual é a sua fórmula empírica? Sabendo-se que o PM da frutose é de 180,2 qual é a sua FM? Resposta: Em 100 g temos: 40,0g de C; 6,7 g de H; 53,3 g de O. Portanto: Número de moles de C = nC = (1 mol de C ÷ 12 g de C) x 40,0 g de C = 3,33 moles de C. Número de moles de H = nH = (1 mol de H ÷ 1,01 g de H) x 6,7 g de H = 6,63 moles de H. Número de moles de O = nO = (1 mol de O ÷ 16 g de O) x 53,3 g de O = 3,33 moles de O. CH 2 O = 30,02 g (x 6 = 180,12) → C 6 H 12 O 6

EXERCÍCIOS: H = 1,01 C = 12 O = 16 Cl = 35, 5- A análise elementar de um composto x , de PM = 147, dá: C = 49,02%; H = 2,74% e 48,24% Cl. Quais são suas FE e FM? Resposta: Em 100 g temos: 49,02 g de C; 2,74 g de H; 48,24 g de Cl. Portanto: Número de moles de C = nC = (1 mol de C ÷ 12 g de C) x 49,02 g de C = 4,09 moles de C. Número de moles de H = nH = (1 mol de H ÷ 1,01 g de H) x 2,74 g de H = 2,71 moles de H. Número de moles de Cl = nCl = (1 mol de Cl ÷ 35,45 g de Cl) x 48,24 g de Cl = 1,36 moles de Cl.

C 3 H 2 Cl = 73,47 g (x 2 = 146,94) → C 6 H 4 Cl 2