Análise da Decomposição do Sal M3237E2257O4506 e Propriedades dos Produtos Obtidos

Um dos métodos de obtenção de óxidos iônicos compostos de grande relevância industrial é a partir da decomposição de sais oxigenados Com base neste método 250 g de uma sal M3237E2257O4506 foi aquecido até obter 12036 g de um sólido branco constituído de um óxido iônico que contém O2 na composição e um gás incolor o qual é um óxido molecular do tipo ExO3 x expressa a atomicidade do elemento E Entretanto em algumas situações nem todo sal se decompõe de modo que o sólido obtido pode estar impuro Sabese que o elemento M é um cátion monoatômico proveniente de metais substâncias simples Além disto a literatura informa que berílio Be não forma cátions monoatômicos Por outro lado o elemento E faz parte dos elementos nãometálicos da tabela periódica Baseandose nestas informações e sabendose que a massa molar do sal é 142041 g mol1 responda os itens 1 a 3 justificando 1 Escreva a equação que expressa a decomposição do sal M3237E2257O4506 em óxido iônico e óxido molecular 2 Ao analisar a composição do sólido obtido verificouse que a porcentagem em massa do elemento metálico M é de 6729 Diante deste fato informe se o sólido obtido está puro 3 Tomando como base o item 2 e assumindo que a porcentagem de oxigênio encontrado no sólido obtido foi 2901 caso o sólido esteja impuro informe a quantidade de matéria da impureza A partir da fórmula percentual e da massa molar do composto podemos calcular a massa de cada elemento em 1 mol de sal Sabendo que 1 mol de M3237E2257O4506 tem 142041 g mol1 temse portanto em 1 mol de sal M 142041 g mol1 x 03237 45979 g M mol de sal1 E 142041 g mol1 x 02257 32059 g E mol de sal1 O 142041 g mol1 x 04506 64004 g O mol de sal1 Sabendo que a massa atômica do oxigênio é 15999 g mol1 podese calcular a atomicidade de O na estrutura do sal 1 mol de sal tem 64004 g de O logo 64004 g de O 15999 𝑔 𝑚𝑜𝑙1 4 𝑚𝑜𝑙𝑠 𝑑𝑒 𝑂 𝑒𝑚 1 𝑚𝑜𝑙 𝑑𝑒 𝑠𝑎𝑙 Tendo que o sal tem estrutura MyExO4 e que o óxido molecular formado por sua decomposição é do tipo ExO3 concluise que o óxido iônico tem estrutura MyO O óxido molecular ExO3 é formado pelo oxigênio ligado a um elemento não metálico de massa igual a 32059x g mol de sal 1 Sabese também que o mesmo é liberado na forma de gás durante a decomposição do sal O elemento não metálico com massa correspondente que forma um óxido gasoso é o enxofre S de massa atômica 3206 g mol1 Sabese então que o óxido molecular formado é o SO3 e portanto o ânion do sal é o íon sulfato SO42 Dessa forma o elemento M deve ser um cátion bivalente de massa atômica 45979 g mol1 ou um cátion monovalente de massa atônica 2299 g mol1 Consultando a tabela periódica concluise que não há metal que forme cátion bivalente com a massa necessária Entretanto o sódio Na apresenta massa atômica correspondente e forma cátion monovalente Sabese então que o cátion do sal é o Na com atomicidade 2 1 A decomposição do sal pode ser descrita por MyExO4 s MyO s ExO3 g ou Na2SO4 s Na2O s SO3 g Equação 1 2 Em uma amostra de 250 g de sal de massa molecular de 142041 g mol1 temse 250 𝑔 𝑎𝑚𝑜𝑠𝑡𝑟𝑎 142041 𝑔 𝑚𝑜𝑙 1760 𝑚𝑜𝑙 Pela Equação 1 temse que a reação de decomposição ocorre na proporção 11 então para o rendimento de 100 esperase a formação de 1760 mols de Na2O Sabendo que a massa molecular do óxido é de 6198 g mol1 esperase a formação de 1760 𝑚𝑜𝑙𝑠 𝑥 6198 𝑔 𝑚𝑜𝑙 10908 𝑔 𝑑𝑒 𝑁𝑎2𝑂 A massa de Na correspondente é de 6198 𝑔 𝑁𝑎2𝑂 4598 𝑔 𝑁𝑎 10908 𝑔 𝑁𝑎2𝑂 𝑥 𝑔 𝑁𝑎 𝑥 8092 𝑔 𝑑𝑒 𝑁𝑎 A análise da composição resultou em 12036 g de Na2O obtida foi de 12036 g sendo 6729 da massa correspondente ao elemento metálico Dessa forma temse 12036 𝑔 𝑥 06729 8099 𝑔 𝑑𝑒 𝑁𝑎 Comparando os valores teórico e prático é possível concluir que o sólido obtido está puro A pureza é dada por 𝑃𝑢𝑟𝑒𝑧𝑎 𝑉𝑎𝑙𝑜𝑟 𝑝𝑟á𝑡𝑖𝑐𝑜 𝑉𝑎𝑙𝑜𝑟 𝑡𝑒ó𝑟𝑖𝑐𝑜 𝑥 100 8099 8092 𝑥 100 10009 3 Considerando agora que a massa de oxigênio corresponde a 2901 da massa obtida de óxido temse que 12036 𝑔 𝑥 02901 3492 𝑔 𝑑𝑒 𝑂 Pelos cálculos anteriores considerando o rendimento de reação a 100 250g deveriam gerar 10908 g de Na2O sendo 8092 g correspondentes ao Na e 2816 g de O Dessa forma sabese que o sólido apresenta impureza pois o teor de oxigênio é maior do que o previsto A diferença na quantidade de oxigênio é de 676 g a mais do que a massa esperada A massa de óxido necessária para que a massa de oxigênio fosse igual a 3492 g em uma reação com rendimento de 100 seria de 13527 g de acordo com as relações 3492 𝑔 16 𝑔 𝑚𝑜𝑙 𝑥 6198 𝑔 𝑚𝑜𝑙 𝑥 13527 𝑔 𝑑𝑒 ó𝑥𝑖𝑑𝑜 Em 13527 g de Na2O temse 218 mols Dessa forma 218 𝑚𝑜𝑙𝑠 176 𝑚𝑜𝑙𝑠 042 𝑚𝑜𝑙 A quantidade de matéria da impureza é de 042 mol