UNESP 2016/1
A luz branca é composta por ondas eletromagnéticas de todas as frequências do espectro visível. O espectro de radiação emitido por um elemento, quando submetido a um arco elétrico ou a altas temperaturas, é descontínuo e apresenta uma de suas linhas com maior intensidade, o que fornece “uma impressão digital” desse elemento. Quando essas linhas estão situadas na região da radiação visível, é possível identificar diferentes elementos químicos por meio dos chamados testes de chama. A tabela apresenta as cores características emitidas por alguns elementos no teste de chama:
Uma estudante preparou 10,0 mL de uma solução 1,00 mol · L–1 de cloreto de um dos metais apresentados na tabela do texto a fim de realizar um teste de chama em laboratório. No teste de chama houve liberação de luz vermelha intensa. A partir das informações contidas no texto e utilizando a classificação periódica dos elementos, assinale a alternativa que apresenta a massa do sal utilizado pela estudante, em gramas, e a sua fórmula.
1,11 e CaCl2.
7,56 e CaCl.
11,1 e CaCl2.
0,756 e CaCl.
0,111 e CaCl2.
Resolução
Passo a passo para a solução:
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Identificar o elemento químico: O enunciado informa que o teste de chama resultou em uma "luz vermelha intensa". Consultando a tabela fornecida, vemos que o elemento cálcio (Ca) emite uma cor "vermelho-tijolo". Essa é a cor que mais se aproxima da descrição, indicando que o metal presente no sal é o cálcio.
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Determinar a fórmula do cloreto de cálcio: O cálcio (Ca) é um metal alcalinoterroso, localizado no Grupo 2 da Tabela Periódica. Elementos deste grupo tendem a formar íons com carga +2 (Ca²⁺). O cloro (Cl) é um halogênio, do Grupo 17, e tende a formar íons com carga -1 (Cl⁻). Para que o composto seja eletricamente neutro, são necessários dois íons cloreto (Cl⁻) para cada íon cálcio (Ca²⁺). Portanto, a fórmula correta do cloreto de cálcio é CaCl₂.
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Calcular a quantidade de matéria (mols) do sal: Foi preparada uma solução com volume (V) de 10,0 mL e concentração molar (M) de 1,00 mol · L⁻¹.
- Primeiro, converta o volume para litros: \( V = 10.0 \text{ mL} = 0.0100 \text{ L} \)
- Use a fórmula da concentração molar: \( M = \frac{n}{V} \), onde \( n \) é a quantidade de matéria em mols.
- Rearranje a fórmula para encontrar \( n \): \( n = M \times V \)
- Substitua os valores: \( n = 1.00 \text{ mol/L} \times 0.0100 \text{ L} = 0.0100 \text{ mol} \)
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Calcular a massa molar (MM) do CaCl₂: Para isso, precisamos das massas atômicas dos elementos. Consultando a Tabela Periódica (ou usando valores comuns aproximados):
- Massa atômica do Cálcio (Ca) ≈ 40,08 g/mol (usaremos 40 g/mol para simplificar, ou 40,1 g/mol se precisarmos de mais precisão. O Enem geralmente fornece os valores ou uma tabela periódica. Usando 40,08 g/mol e Cl = 35,45 g/mol resulta em 110,98 g/mol. Usando Ca = 40 g/mol e Cl = 35,5 g/mol resulta em 111 g/mol. As alternativas sugerem que 111 g/mol foi o valor usado).
- Massa atômica do Cloro (Cl) ≈ 35,45 g/mol (usaremos 35,5 g/mol)
- Massa molar do CaCl₂ = Massa(Ca) + 2 × Massa(Cl)
- \( MM(\text{CaCl}_2) = 40 \text{ g/mol} + 2 \times 35.5 \text{ g/mol} = 40 + 71 = 111 \text{ g/mol} \)
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Calcular a massa (m) do sal utilizada: Use a fórmula que relaciona massa, quantidade de matéria e massa molar: \( m = n \times MM \)
- Substitua os valores calculados: \( m = 0.0100 \text{ mol} \times 111 \text{ g/mol} \)
- \( m = 1.11 \text{ g} \)
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Concluir: A massa do sal utilizada foi 1,11 g e sua fórmula é CaCl₂.
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Verificar as alternativas: A alternativa que corresponde à massa calculada (1,11 g) e à fórmula correta (CaCl₂) é a alternativa A.
Dicas
Erros Comuns
- Teste de Chama: Técnica analítica qualitativa usada para identificar a presença de certos íons metálicos em uma amostra. Baseia-se no fato de que, quando aquecidos a altas temperaturas (como numa chama), os elétrons dos átomos do metal são excitados para níveis de energia mais altos. Ao retornarem para seus níveis de energia originais (estado fundamental), eles emitem energia na forma de luz visível, com cores características para cada elemento.
- Concentração Molar (Molaridade): Expressa a quantidade de matéria (em mols) de soluto dissolvida por litro de solução (mol/L ou M). A fórmula é \( M = \frac{n}{V} \), onde \( n \) é o número de mols do soluto e \( V \) é o volume da solução em litros.
- Massa Molar (MM): É a massa (em gramas) de um mol de uma substância (átomo, molécula, íon). É numericamente igual à massa atômica ou molecular expressa em unidades de massa atômica (u), mas a unidade da massa molar é gramas por mol (g/mol). Calcula-se somando as massas atômicas de todos os átomos na fórmula química.
- Fórmula de Compostos Iônicos: Compostos iônicos são formados pela atração eletrostática entre cátions (íons positivos) e ânions (íons negativos). A fórmula química representa a menor proporção inteira entre os íons de forma que a carga total do composto seja neutra. Para determinar a fórmula, é preciso conhecer as cargas típicas dos íons formados pelos elementos (frequentemente previsíveis pela posição na Tabela Periódica).
