Question

Calcule a fórmula mínima de um composto formado pelos elementos Carbono , Hidrogênio e Nitrogênio , nas seguintes proporções em massa : 38,7% de C ; 16,1% de H e 45,2% de N

Answer 1

Vamos lá, tentarei ser claro.

É dado para nós a porcentagem em massa de cada elemento no composto.
Esse porcentagem é calculada da seguinte forma:
%(m) = 100.me/mt
Sendo me a massa do elemento e mt a massa total do composto.

Agora uma pequena observação
Vamos imaginar um composto, por exemplo, a água:
H2O
É certo afirmar que em em 1mol de água terá exatamente 1mol de oxigênio e dois mols de Hidrogênio. Neste caso, como a formula da água já a formula minima, ao descobrir a proporção entre os elementos(2:1), descobre-se a forma normal.
Outro exemplo seria o benzeno:
C6H6
Em um mol de benzeno é certo afirmar que existe 6 mols de C e 6 de H
logo a proporção é 1:1, sendo assim sua formula minima C1H1 (ou apena CH), não sendo assim sua formula molecular (C6H6).

Mas porque escrevi isto?
Nota-se que se conseguirmos descobrir a quantidade de mols que cada elemento tem na molécula para uma massa qualquer do composto, podemos calcular a proporção deles, e consequentemente a formula minima. Calculando talvez fique mais claro.

A formula da proporção massica:
%(m) = 100.me/mt

Vamos dar um valor qualquer para a massa total e assim calcular quanto de massa desse total cada elemento possui.

Para facilitar os calculos vamos atribuir mt=100g
Assim:
%(m) = 100.me/mt -----> me=(mt x %(m) )/100

Para cada elemento fica:
m(C)=100.38,7/100 =38,7g
m(H)=100.16,1/100 =16,1g
m(N)=100.45,2/100 =45,2g

Com os valores de massa desses elemento, podemos agora saber quantos mols de cada um teremos nesses 100g de composto:
n=m/Ma   sendo Ma a massa atômica do elemento.

Ma(C)=12g/mol
Ma(H)=1g/mol
Ma(N)=14g/mol

Para cada um fica:
n(C)=38,7/12=3,22mols
n(H)=16,1/1=16,1mols
n(N)=45,2/14=3,23mols

No composto existe essa quantidade de mols de cada elemento em 100g.
Se dobrarmos a massa dobraremos a quantidade de mols, ou seja, a proporção molar entre os elementos continuará a mesma já que todos dobrarão igualmente.

Mas ainda fica difícil ver a proporção porque os valores estão quebrados.
Vamos então transformar em valores interior, por via de regra, pegaremos o que tem o menor valor de numero de mols e dividimos todos eles por esse valor:
O que tem o menor valor é n(C)=3,22mols (que na verdade é igual ao do nitrogenio (3,23) que esta diferente por questões de arredondamento).
Assim:
Para o C:   3,22/3,22 = 1
Para o H= 16,1/3,22= 5
Para o N = 3,23/3,22 ≈1

Agora sim, temos as proporções bem visíveis:
C1H5N1  ou   apenas CH5N
Esta é a formula mínima do composto.

Espero ter sido claro e ter ajudado :)