Questão 2 Unifesp 2º dia - Reaplicação - Elite Colégio e Pré-Vestibular

Questão 2

Forças intermoleculares Geometria Molecular Estequiometria com gases

Uma indústria farmacêutica recebeu um lote de carbonato de cálcio impuro utilizado como insumo na confecção de pasta de dente. Uma amostra de 0,25 g desse composto impuro foi colocada no fundo de um frasco, no qual foi adicionada solução de ácido clorídrico até que a amostra fosse totalmente consumida. A reação entre o ácido e a amostra produziu 48 mL de dióxido de carbono, coletado a 1,0 atm e 300 K em um tubo de ensaio. A figura mostra o esquema da aparelhagem utilizada e a equação química que representa a reação ocorrida.

${CaCO}_{3} (s) + 2 HCℓ (a q) {CaCℓ}_{2} (a q) + H_{2} O (ℓ) + {CO}_{2} (g)$

a) Qual o tipo de ligação química intermolecular existente na molécula de dióxido de carbono? Determine a geometria da molécula de dióxido de carbono.

b) Considerando a constante universal dos gases ideais igual a $0, 08 atm \cdot L \cdot {mol}^{- 1} \cdot K^{- 1}$ , calcule a quantidade de matéria, em mol, de ${CaCO}_{3}$ na amostra inicial. Calcule a massa de impurezas presente na amostra inicial.

Resolução

a) O tipo de ligação intermolecular que ocorre entre as moléculas de dióxido de carbono ( $C O_{2}$ ), por se tratar de moléculas apolares, é chamada de dipolo instantâneo-dipolo induzido, forças de van der Waals ou forças de London.

A geometria da molécula de dióxido de carbono é linear.

b) A partir da pressão ( $1 a t m$ ), do volume ( $48 m L o u 48 . 10^{- 3} L$ ), da temperatura ( $300 K$ ) e da constante universal dos gases que foram fornecidos, podemos calcular a quantidade de matéria (em mol) de gás dióxido de carbono produzido na reação:

$P V = n R T 1.48 . 10^{- 3} = n . 0, 08.300 n = 2 . 10^{- 3} m o l C O_{2}$

Pela equação balanceada, temos a proporção: $1 m o l C a C O_{3} : 1 m o l C O_{2}$ . Assim, a quantidade de matéria, em mol, de $C a C O_{3}$ presente na amostra inicial é igual a de $C O_{2}$ produzida:

$1 m o l C a C O_{3} - - - - 1 m o l C O_{2} x - - - - 2 . 10^{- 3} m o l x = 2 . 10^{- 3} m o l d e C a C O_{3}$

A partir da quantidade em mol de $C a C O_{3}$ na amostra inicial, pode-se calcular a massa dessa substância presente na amostra, usando a massa molar calculada a partir da tabela periódica fornecida:

$M (C a C O_{3}) = 40 + 12 + 3.16 = 100 g / m o l$

$1 m o l C a C O_{3} - - - - 100 g 2 . 10^{- 3} m o l - - - - m m = 0, 20 g$

Como a massa total da amostra é de 0,25 g, a massa de impureza será determinada como:

$m_{i m p u r e z a} = m_{i n i c i a l} - m_{C a C O_{3}} m_{i m p u r e z a} = 0, 25 - 0, 20 = 0, 05 g$

Obs: O enunciado do item a pede o "tipo de ligação intermolecular existente na molécula de dióxido de carbono", sendo que o termo mais adequado seria o tipo de ligação intermolecular existente entre moléculas de dióxido de carbono. Quando pensamos na ligação que ocorre na molécula, seria a ligação intramolecular, ou seja, entre os átomos, nesse caso de carbono e oxigênio, denominada ligação covalente.