O ácido cítrico é composto de carbono, hidrogênio e oxigênio e tem massa molar 192 gmol1\pu{192 g.mol-1}. Quando uma amostra de 3,84 g\pu{3,84 g} do ácido é queimada, são formados 1,44 g\pu{1,44 g} de água e 5,28 g\pu{5,28 g} de dióxido de carbono.

Em outro experimento, uma amostra de 0,25 g\pu{0,25 g} de ácido cítrico foi dissolvida em 25 mL\pu{25 mL} de água e titulada com 39 mL\pu{39 mL} de uma solução 0,1 molL1\pu{0,1 mol.L-1} de KOH\ce{KOH}.

  1. Determine a fórmula molecular do ácido cítrico.

  2. Determine o número de hidrogênios ionizáveis na molécula de ácido cítrico.

Cálculo do número de mols de carbono e hidrogênio: nC=nCOX2=mM=5,28 g44 gmol1=0,12 moln_{\ce{C}}=n_{\ce{CO2}}=\frac{m}{M}=\frac{\pu{5,28 g}}{\pu{44 g.mol-1}}=\pu{0,12 mol} nH=2nHX2O=2mM=21,44 g18 gmol1=0,16 moln_{H}=2n_{\ce{H2O}}=2\cdot\frac{m}{M}=2\cdot\frac{\pu{1,44 g}}{\pu{18 g.mol-1}}=\pu{0,16mol} Cálculo da massa de oxigênio a partir da massa total: mO=mtotalmHmCm_{\ce{O}}=m _\text{total} - m_{\ce{H}}-m_{\ce{C}} mO=3,840,160,1212=2,24 gm_{\ce{O}}=3,84-0,16-0,12\cdot12=\pu{2,24 g} Cálculo do número de mols de oxigênio: nO=mM=2,24 g16 gmol1=0,14 moln_{\ce{O}}=\frac{m}{M}=\frac{\pu{2,24 g}}{\pu{16 g.mol-1}}= \pu{0,14 mol} Montando a tabela e aproximando para inteiros: (CHO0,120,160,14687)\begin{pmatrix}\ce{C}&\ce{H}&\ce{O} \\ 0,12&0,16&0,14 \\ 6&8&7\end{pmatrix} Portanto a fórmula empírica será: CX6HX8OX7{\ce{C6H8O7}} E como a a massa molar da fórmula empírica bate com a da molecular, a fórmula molecular será: CX6HX8OX7\boxed{\ce{C6H8O7}} Cálculo do número de mols de ácido cítrico usado no segundo experimento: n=mMn=\frac{m}{M} naˊcido=0,25 g192 gmol1=1,3 mmoln_{\text{ácido}}=\frac{\pu{0,25 g}}{\pu{192 g.mol-1}}=\pu{1,3 mmol} Sendo x o número de hidrogênios ionizáveis, podemos resolver essa questão fazendo um balanço geral de OHX\ce{OH-} e HX+\ce{H+} considerando a quantidade que cada ácido e base libera: nXOHX=nHX+\ce{n_{\ce{OH-}}}=n_{\ce{H+}} (0,1 molL1)(39 mL)=x(1,3 mmol)(\pu{0,1 mol.L-1})(\pu{39 mL})=x \cdot (\pu{1,3 mmol}) x=3x=3 Portanto o ácido possui 3\boxed{3} hidrogênios ionizáveis