A pureza de reagentes deve ser calculada a fim de saber qual será o rendimento real da reação que o envolve.
Muitas substâncias usadas como matérias-primas em processos industriais não são puras, ou seja, não contêm somente os seus componentes principais, mas contêm também certo grau de impurezas, isto é, de outras substâncias que não participam das reações desejadas presentes em sua constituição.
É importante determinar em laboratório qual é o grau de pureza da substância, pois, para ser usada no processo industrial, essas impurezas terão que ser eliminadas. Por essa razão, talvez o gasto que se terá nesse processo não justifique a quantidade de produto que será obtida, portanto, pode tornar a aplicação em escala industrial inviável economicamente.
O grau de pureza dos reagentes (p) é a relação entre a massa da substância pura e a massa total da amostra. A porcentagem de pureza (p%) é a porcentagem da massa da substância pura em relação à massa total da amostra.
Por exemplo, o calcário possui como constituinte principal o carbonato de cálcio (CaCO3(s)). Mas nas jazidas em que esse mineral é coletado, geralmente ele vem com impurezas, como areia, carvão e outras substâncias em menor quantidade. A partir do carbonato de cálcio, produz-se, por exemplo, a cal virgem (óxido de cálcio – CaO(s)). Para garantir um rendimento bom desse produto, é necessário determinar então o grau de pureza do calcário. Nesse caso, temos que o grau de pureza é quantas partes de carbonato de cálcio existem em 100 partes de calcário.
Considere que temos uma amostra de calcário de 250 g, sendo que 225 g é de carbonato e 25 g é de impurezas. Temos então que o grau de pureza (p) dessa amostra de calcário é dado por:
p = 225
250
p = 0,9
A porcentagem de pureza (p%) é dada por:
250 ---------- 100 %
225 ---------- p%
p% = 90%
ou
p% = p . 100%
p% = 0,9 . 100%
p% = 90%
Veja um exemplo de questão de vestibular em que esse conteúdo foi cobrado:
“(PUC-MG) – O medicamento "Leite de Magnésia" é uma suspensão de hidróxido de magnésio, Mg(OH)2(col). Esse medicamento é utilizado para combater a acidez estomacal provocada pelo ácido clorídrico, encontrado no estômago.
Sabe-se que, quando utilizamos 12,2 g desse medicamento, neutraliza-se certa quantidade do ácido clorídrico, HCl, produzindo 16,0 gramas de cloreto de magnésio, MgCl2.
O grau de pureza desse medicamento, em termos do hidróxido de magnésio, é igual a:
(Massas molares: Mg(OH)2 = 58 g/mol, HCl = 36,5 g/mol e MgCl2 = 95 g/mol)
a) 90% b) 80% c) 60% d) 40% e) 30%”
Resolução:
Primeiro escrevemos a equação da reação química balanceada:
2 HCl(aq) + 1 Mg(OH)2 (susp.) → 1 MgCl2(aq) + 2 H2O(l)
Veja que a proporção estequiométrica entre o hidróxido de magnésia e o cloreto de magnésio é de 1 : 1. Agora, por meio das massas molares, calculamos a quantidade de hidróxido que produzirá 16 g de cloreto de magnésio:
1 mol ---------------- 1 mol
58 g de Mg(OH)2---- 95 g de MgCl2(aq)
x----------------------- 16 g de MgCl2(aq)
x = 9,8 g de Mg(OH)2
Por fim, calculamos o grau de pureza em termos de porcentagem de hidróxido de sódio no leite de magnésia:
12,2 g de Mg(OH)2 ------ 100%
9,8 g g de Mg(OH)2 ---- p%
p% = 80,3%
A alternativa correta é a letra “b”.
Sabendo o grau de pureza, é possível determinar qual é a quantidade de reagente que realmente reagirá e quanto de produto será obtido. Veja mais um exemplo:
“(Mackenzi-SP) O HF é obtido a partir da fluorita (CaF2) segundo a reação equacionada a seguir:
CaF2 + H2SO4 -------- CaSO4 + 2 HF
Dados: massa molar(g/mol): Ca=40, F=19, H=1, S=32, O=16.
A massa de HF obtida na reação de 500,0 g de fluorita de 78% de pureza é:
a) 390,0 g b) 304,2 g c) 100,0 g d) 200,0 g e) 250,0 g.”
Resolução:
Veja que a proporção estequiométrica entre o hidróxido de magnésia e o cloreto de magnésio é de 1 : 2. Usando as massas molares, vamos descobrir quanto de HF será produzido a partir de 500 g de CaF2 puro:
1 . 78 g de CaF2 ------- 2 . 20 g de HF
500,0 g de CaF2 ------- x
x = 256,4 g de HF
Mas essa seria a quantidade produzida se a amostra de fluorita estivesse pura, ou seja, se fosse 100% constituída de fluoreto de cálcio (CaF2), mas ela não é. O seu grau de pureza é 78%, por isso temos:
256,4 g de HF -------- 100%
x------------------------- 78%
x = 200 g de HF serão produzidos.
A alternativa correta é a letra “d”.