Determinação da Fórmula Empírica

Determinar a fórmula química de um composto é um aspecto fundamental da ocupação de um químico.

Em uma fórmula química, símbolos de elementos e subscritos numéricos descrevem os tipos e o número de átomos presentes em uma molécula. A fórmula empírica é um tipo simples de fórmula química, que fornece a menor proporção de número inteiro entre os elementos dentro de um composto molecular. Por causa da lei da conservação da massa, a fórmula empírica é freqüentemente encontrada usando composição elementar ou porcentagem de massa.

Este vídeo apresentará a fórmula empírica e demonstrará como ela pode ser calculada usando um experimento simples em laboratório.

A fórmula empírica é o tipo mais simples de fórmula química, pois mostra o número relativo de átomos de cada elemento em um determinado composto. Por exemplo, no peróxido de hidrogênio, há uma parte em massa de hidrogênio para cada 16 partes em massa de oxigênio. Portanto, para cada átomo de hidrogênio, há um átomo de oxigênio, e a fórmula empírica é HO. Muitas moléculas diferentes podem ter a mesma fórmula empírica.

A fórmula molecular está relacionada à fórmula empírica e representa o número real de átomos de cada tipo em um composto. Por exemplo, a fórmula molecular do peróxido de hidrogênio é H2O2, pois cada molécula possui dois átomos de hidrogênio e dois átomos de oxigênio. Uma fórmula estrutural mostra o número de cada tipo de átomo e as ligações entre eles. Linhas simples representam uma ligação química. Por exemplo, para o peróxido de hidrogênio, a fórmula estrutural é assim: H-O-O-H.

Fórmulas com um ponto entre o composto e a água descrevem hidratos. Os hidratos são compostos químicos que possuem moléculas de água ligadas, mas não ligadas covalentemente. Os hidratos perdem facilmente suas moléculas de água após o aquecimento e tornam-se "anidros", ou "sem água". Hidratos e compostos anidros têm propriedades físicas únicas, pois as moléculas se organizam de maneira diferente.

Agora que os princípios básicos da fórmula empírica foram explicados, vamos confirmar a fórmula empírica de um hidrato de cloreto de cobre em laboratório.

Para iniciar o procedimento, seque o cadinho acima de 120 ? C para afastar qualquer umidade adsorvida e determinar com precisão seu peso.

Pese uma amostra de um hidrato de cloreto de cobre e coloque-a no cadinho.

Em seguida, aqueça a amostra no cadinho usando uma fonte de calor, como um bico de Bunsen. Coloque a tampa no cadinho para ajudar a evitar respingos, mas mantenha-a ligeiramente aberta para permitir que o vapor de água escape.

Aqueça a amostra até que ela mude de uma cor azul-esverdeada para uma cor marrom-avermelhada. Essa mudança de cor é indicativa da forma anidra do cloreto de cobre. Mexa para garantir que a água tenha sido removida da amostra e que a cor seja consistente por toda parte.

Em seguida, resfrie a amostra em um dessecador, para evitar a reidratação.

Meça com precisão a massa da amostra anidra. A diferença corresponde às águas de hidratação que foram perdidas com o aquecimento.

Transfira a amostra seca para um béquer de 250 mL e dissolva-a em 150 mL de água deionizada. A solução deve ficar azul novamente, à medida que o cloreto de cobre é reidratado.

Adicione um pequeno pedaço de fio de alumínio ao copo. O cobre azul dois mais será reduzido a um cobre avermelhado zero na superfície do fio, enquanto o alumínio oxidará em alumínio incolor três mais. A cor azul da solução desaparecerá durante a reação.

Após cerca de 30 minutos, use alumínio adicional para garantir que todo o cobre tenha sido reduzido a um metal de cobre sólido.

Em seguida, adicione cerca de 10 mL de ácido clorídrico 6 M para dissolver o fio de alumínio.

Usando um funil Böchner e papel de filtro pré-pesado, filtre a solução incolor a vácuo. Enxágue a amostra com etanol absoluto ou puro. Deixe a amostra secar ao ar.

Finalmente, meça a massa do sólido de cobre.

Para determinar a fórmula empírica do hidrato de cloreto de cobre, primeiro calcule a massa de cada componente. A massa de água é determinada subtraindo-se o peso do cloreto de cobre seco do peso do hidrato de cloreto de cobre. A massa de cobre foi encontrada experimentalmente. Finalmente, a massa de cloreto é encontrada subtraindo a massa de cobre e água da massa total da amostra.

Para determinar a menor proporção de número inteiro de componentes no composto, converta a massa de cada componente em moles usando a massa molar. Em seguida, divida cada componente pelo menor número de moles na amostra? (cobre neste caso). A menor proporção de número inteiro produz a fórmula de CuCl2?2H2O.

A determinação e o conhecimento da fórmula empírica de um composto são importantes em muitas áreas da química e da pesquisa.

A química forense é a aplicação da química em um ambiente legal. Por exemplo, compostos desconhecidos, como drogas e venenos, são frequentemente encontrados em cenas de crime. Os químicos forenses usam uma ampla gama de métodos para identificar a substância desconhecida.

Muitas vezes, o próximo passo na identificação de uma substância desconhecida é usar a fórmula empírica para determinar a fórmula molecular. Um espectrômetro de massa é frequentemente usado para ajudar nesta etapa, pois o espectrômetro de massa separa os componentes por sua relação massa-carga. Assim, a massa da molécula pode então ser usada para determinar a fórmula molecular.

Você acabou de assistir à introdução de JoVE à fórmula empírica. Agora você deve entender qual é a fórmula empírica de uma substância, como ela difere da fórmula molecular e como determiná-la em laboratório.

Obrigado por assistir!