O metano, também conhecido como “gás dos pântanos”…

(Química 1, Peruzzo e Canto) O metano, também conhecido como “gás dos pântanos”, é uma substância composta pelos elementos carbono e hidrogênio. Considere os seguintes dados referentes à decomposição de diferentes quantidades desse gás:

a) Determine o valor de x e explique como chegou a ele.

b) Copie a tabela em seu caderno e determine os valores que devem ser colocados no lugar das interrogações. Explique o raciocínio que você usou para chegar a eles.

c) Com base na tabela devidamente preenchida, pode-se afirmar que a composição do metano, em massa, é de 75% de carbono para 25% de hidrogênio? Explique.

Resolução

a) Segundo a Lei de Lavoisier, em uma reação realizada em recipiente fechado, a soma das massas dos reagentes deve ser sempre igual a soma das massas dos produtos. Assim, na decomposição do gás metano, a soma das massas de carbono e hidrogênio deve ser igual a massa de gás decomposto, logo:

m_METANO = m_CARBONO + m_HIDROGÊNIO
4 g = 3 g + x
x = 4 g – 3 g
x = 1 g

b) Podemos descobrir as massas de hidrogênio das três primeiras linhas também a partir da Lei de Lavoisier, como mostrado abaixo:

1º experimento

4 g = 3 g + m_HIDROGÊNIO
m_HIDROGÊNIO = 4 g – 3 g
m_HIDROGÊNIO = 1 g

2º experimento

8 g = 6 g + m_HIDROGÊNIO
m_HIDROGÊNIO = 8 g – 6 g
m_HIDROGÊNIO = 2 g

3º experimento

12 g = 9 g + m_HIDROGÊNIO
m_HIDROGÊNIO = 12 g – 9 g
m_HIDROGÊNIO = 3 g

Para descobrir as massas de carbono e de hidrogênio do 4º experimento em diante, podemos utilizar a Lei de Proust. A partir desta lei sabemos que na decomposição de uma substância, os produtos são formados em uma proporção constante de definida. Assim, podemos calcular a proporção entre as massas de carbono e hidrogênio formados, como mostra a seguir:

3 g de carbono / 1 g de hidrogênio = 3

6 g de carbono / 2 g de hidrogênio = 3

9 g de carbono / 3 g de hidrogênio = 3

Assim, temos:

m_CARBONO / m_HIDROGÊNIO = 3
m_CARBONO = 3 ∙ m_HIDROGÊNIO

Voltando a lei de Lavoisier, temos:

m_METANO = m_CARBONO + m_{HIDROGÊNIO
mMETANO = (3 ∙ mHIDROGÊNIO) + mHIDROGÊNIO}
m_METANO = 4 ∙ m_HIDROGÊNIO
m_HIDROGÊNIO = m_METANO / 4

Agora podemos calcular as massas de hidrogênio e de carbono nos expeiemrnos 4, 5 e 6, veja:

4º experimento

m_HIDROGÊNIO = m_METANO / 4
m_HIDROGÊNIO = 16 g / 4
m_HIDROGÊNIO = 4 g

m_CARBONO = 3 ∙ m_HIDROGÊNIO
m_CARBONO = 3 ∙ 4 g
m_CARBONO = 12 g

5º experimento

m_HIDROGÊNIO = m_METANO / 4
m_HIDROGÊNIO = 20 g / 4
m_HIDROGÊNIO = 5 g

m_CARBONO = 3 ∙ m_HIDROGÊNIO
m_CARBONO = 3 ∙ 5 g
m_CARBONO = 15 g

6º experimento

m_HIDROGÊNIO = m_METANO / 4
m_HIDROGÊNIO = 100 g / 4
m_HIDROGÊNIO = 25 g

m_CARBONO = 3 ∙ m_HIDROGÊNIO
m_CARBONO = 3 ∙ 25 g
m_CARBONO = 75 g

Tabela completa:

c) Sim, o metano é composto por 75% de carbono e 25% de hidrogênio. Basta observar na última linha da tabela preenchida, a qual mostra que a decomposição de 100 g de metano produz 75 g de carbono e 25 g de hidrogênio.

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