Fórmulas químicas (centesimal, mínima e molecular): questão FUVEST 2019

4. (Fuvest 2019)  Muitas atividades importantes para o desenvolvimento tecnológico humano requerem soluções secas, ou seja, sem água. Há muitas formas de eliminar a água de um líquido, mas eliminar praticamente todas as moléculas de água pode ser uma tarefa difícil. Um material poroso, chamado de peneira molecular, é capaz de capturar água muito eficientemente.

Aluminossilicatos são materiais microporosos e, dependendo do diâmetro da abertura e do volume dos poros, podem funcionar como peneiras moleculares para a água. Um aluminossilicato com diâmetro da abertura do poro igual a  está representado na figura 1.

a) Considere uma peneira molecular hidratada de fórmula molecular Qual a percentagem em massa de água nesse material?

b) Considerando que cada mol de peneira molecular tem um volume ao redor de  disponível para a captura de moléculas de água, calcule o volume de uma molécula de água e o número de moléculas de água que pode ser retido em  de peneira molecular.

c) Uma molécula de água tem distância entre os átomos de oxigênio e hidrogênio de  e distância entre os átomos de hidrogênio de  Considerando as orientações apresentadas na figura 2, calcule, em cada caso, qual o menor diâmetro da abertura do poro (expresso como um número inteiro em  que uma peneira molecular deve ter para capturar água. Demonstre os cálculos. Desconsidere os raios atômicos.

Note e adote:

Massas molares  Peneira molecular hidratada

Densidade  Água

Número de Avogadro