Fórmula Percentual ou Centesimal

No cotidiano ouvimos muitas vezes que dados e informações são transmitidos e analisados em termos de porcentagem. Na estequiometria, que é a parte da Química que considera os cálculos de reagentes e/ou produtos envolvidos em uma reação química, não é diferente. Para essa análise quantitativa é importante saber determinar a composição das moléculas ou fórmulas unitárias das substâncias em termos de porcentagem.

Isso é possível de ser feito porque, segundo a Lei das proporções constantes de Proust, toda substância pura contém uma proporção fixa de elementos, não importa a massa da amostra. Assim, podemos descobrir qual é a porcentagem em massa ou composição centesimal de cada elemento por meio da análise de qualquer massa da substância pura.

Desse modo, podemos definir o seguinte:

A fórmula percentual (ou composição percentual ou composição centesimal) indica a porcentagem em massa de cada elemento na substância, isto é, a massa de cada elemento químico que existe em 100 partes de massa da substância.

Por exemplo, se dissermos que o metano, cuja fórmula molecular é CH_4, possui 75% de carbono e 25% de hidrogênio, então isso significa que em 100 g de metano, temos 75 g de carbono e 25 g de hidrogênio.

Podemos determinar a fórmula percentual de duas maneiras: (1) por meio da fórmula molecular ou (2) por meio da relação entre a massa do elemento e a massa da amostra. Vejamos como proceder em cada caso:

(1) Por meio da fórmula molecular:

Exemplo: (PUC-RJ) A água oxigenada é uma solução de peróxido de hidrogênio (H₂O₂), fortemente antisséptica, por liberar O₂. Os percentuais, em massa, de hidrogênio e oxigênio, nesse composto, são, respectivamente:

a) 2% e 2%

b) 2% e 32%

c) 4,0% e 4,0%

d) 5,9% e 94,1%

e) 50% e 50%

Resolução:

Primeiro calculamos a massa molecular da substância, sabendo que a massa molar do hidrogênio é igual a 1 g/mol e do oxigênio é 16 g/mol:

H₂ O₂

↓ ↓
1 . (2) + 2 . (16) =
2 + 32 = 34 g/mol

Agora basta usar regras de três para descobrir a porcentagem de cada elemento dentro da água oxigenada:

Porcentagem de H: Porcentagem de O:
34 g---------- 100% 34 g---------- 100%
2 g------------ x 32 g------------ y
34 x = 200% 34 y = 320%
x = 200% y = 320%
34 34
x = 5,9% y = 94,1%

Isso significa que a fórmula percentual da água oxigenada é: H_5,9%O_94,1%.

A alternativa correta é a letra “d”.

Lembrando que a soma das porcentagens dos elementos da amostra sempre deve dar igual a 100%. Só com essa informação já excluiríamos as alternativas a, b e c.

(2) por meio da relação entre a massa do elemento e a massa da amostra:

Exemplo 1: (UFV – MG) Uma substância pura de massa igual a 32,00 g foi submetida à análise elementar e verificou-se que continha 10,00 g de cálcio, 6,08 g de carbono e 15,92 g de oxigênio.

a) Qual o teor (porcentagem) de cada elemento na substância?

Resolução

Porcentagem de Ca: Porcentagem de C: Porcentagem de O?
32 g---------- 100% 32 g---------- 100% 32 g---------- 100%
10 g------------ x 6,08 g------------ y 15,92 g------------ z
32 x = 1000% 32 y = 608% 32 z = 1592%
x = 1000% y = 608% z = 1592%
32 32 32
x = 31,25% y = 19% z= 49,75%

Assim, a fórmula percentual dessa substância é: Ca_531,25%C_19%O_49,75%.

Exemplo 2: (Fatec-SP) Eugenol, o componente ativo do óleo do cravo-da-índia, tem massa molar 160 g/mol e fórmula empírica C₅H₆O.

Dados: Massas molares (g/mol)

H ----------- 1

C ----------- 12

O ----------- 16

A porcentagem em massa de carbono no eugenol é, aproximadamente:

a)10,0%
b)36,5%
c)60,0%
d)73,0%
e)86,0%

Resolução:

Primeiro precisamos descobrir a massa de cada elemento na amostra por meio da fórmula empírica ou mínima, que indica a proporção entre os átomos dos elementos da substância em menores números inteiros:

C = 12 . 5 = 60 g

H = 1 . 6 = 6 g

O = 16 . 1 = 16 g

Massa total: 82 g

Agora vamos descobrir a porcentagem de cada elemento relacionada à massa deles com a massa total da amostra de eugenol. Neste exercício bastava descobrir a porcentagem do carbono, mas vamos fazer de todos para exemplificar melhor:

Porcentagem de C: Porcentagem de H: Porcentagem de O:

100% -----------82 g 100% -----------82 g 100% -----------82 g
x----------------- 60 g y----------------- 6 g z----------------- 16 g
x = 73 % y = 7,4 % z = 19,6 %

A alternativa correta é a letra “d”.