Resposta: Para produzir esta quantidade de Fosfato de Cálcio por dia, são necessários 7840 Kg de Ácido Fosfórico e 8880 Kg de Hidróxido de Cálcio.
Formulário:
[tex]MM=\dfrac{m}{n}\qquad\qquad n=\dfrac{N}{N_A}\qquad\qquad\rho=\dfrac{m}{V}\qquad\qquad V_m=\dfrac{V}{n}[/tex]
Dados:
[tex]\Delta t=1\;dia\longrightarrow\text{Por isso, podemos usar g em vez de g/dia}[/tex]
[tex]m_{Ca_3(PO_4)_2}=12.400\;kg/dia=1,24\times10^7\;g/dia\longrightarrow1,24\times10^7\;g[/tex]
[tex]2\,H_3PO_4+3\,Ca(OH)_2\;\longrightarrow\;Ca_3(PO_4)_2+6\,H_2O[/tex]
[tex]MM\,(H)=1\;g/mol[/tex]
[tex]MM\,(O)=16\;g/mol[/tex]
[tex]MM\,(P)=31\;g/mol[/tex]
[tex]MM\,(Ca)=40\;g/mol[/tex]
Resolução:
Comecemos por determinar as Massas Molares do Ca₃(PO₄)₂, do Ca(OH)₂ e do H₃PO₄.
[tex]MM\,(Ca_3(PO_4)_2)=3\,MM\,(Ca)+2\,MM\,(P)+8\,MM\,(O)\Leftrightarrow[/tex]
[tex]\Leftrightarrow MM\,(Ca_3(PO_4)_2)=3\times40+2\times31+8\times16\Leftrightarrow[/tex]
[tex]\Leftrightarrow MM\,(Ca_3(PO_4)_2)=120+62+128\Leftrightarrow[/tex]
[tex]\Leftrightarrow MM\,(Ca_3(PO_4)_2)=310\;g/mol[/tex]
[tex]MM\,(H_3PO_4)=3\,MM\,(H)+MM\,(P)+4\,MM\,(O)\Leftrightarrow[/tex]
[tex]\Leftrightarrow MM\,(H_3PO_4)=3\times1+31+4\times16\Leftrightarrow[/tex]
[tex]\Leftrightarrow MM\,(H_3PO_4)=3+31+64\Leftrightarrow[/tex]
[tex]\Leftrightarrow MM\,(H_3PO_4)=98\;g/mol[/tex]
[tex]MM\,(Ca(OH)_2)=MM\,(Ca)+2\,MM\,(O)+2\,MM\,(H)\Leftrightarrow[/tex]
[tex]\Leftrightarrow MM\,(Ca(OH)_2)=40+2\times16+2\times1\Leftrightarrow[/tex]
[tex]\Leftrightarrow MM\,(Ca(OH)_2)=40+32+2\Leftrightarrow[/tex]
[tex]\Leftrightarrow MM\,(Ca(OH)_2)=74\;g/mol[/tex]
Sabendo a Massa Molar do Ca₃(PO₄)₂, já podemos determinar a Quantidade de Matéria de Ca₃(PO₄)₂.
[tex]MM\,(Ca_3(PO_4)_2)=\dfrac{m_{Ca_3(PO_4)_2}}{n_{Ca_3(PO_4)_2}}\Leftrightarrow[/tex]
[tex]\Leftrightarrow n_{Ca_3(PO_4)_2}=\dfrac{m_{Ca_3(PO_4)_2}}{MM\,(Ca_3(PO_4)_2)}\Leftrightarrow[/tex]
[tex]\Leftrightarrow n_{Ca_3(PO_4)_2}=\dfrac{1,24\times10^7}{310}\Leftrightarrow[/tex]
[tex]\Leftrightarrow n_{Ca_3(PO_4)_2}=40.000\;mol[/tex]
Analisando a estequiometria da reação, podemos criar as seguintes Regras de 3 Simples:
2 mol de H₃PO₄ ---------- 1 mol de Ca₃(PO₄)₂
x mol de H₃PO₄ ---------- 40.000 mol de Ca₃(PO₄)₂
[tex]x=\dfrac{2\times40.000}{1}=80.000[/tex]
3 mol de Ca(OH)₂ ---------- 1 mol de Ca₃(PO₄)₂
y mol de Ca(OH)₂ ---------- 40.000 mol de Ca₃(PO₄)₂
[tex]y=\dfrac{3\times40.000}{1}=120.000[/tex]
Logo, para gerar todo este Fosfato de Cálcio (Ca₃(PO₄)₂), são necessárias 80000 mol de Ácido Fosfórico (H₃PO₄) e 120000 mol de Hidróxido de Cálcio (Ca(OH)₂).
Agora, vamos passar estas Quantidades de Matéria de H₃PO₄ e de Ca(OH)₂ para as respetivas Massas em Kg.
[tex]MM\,(H_3PO_4)=\dfrac{m_{H_3PO_4}}{n_{H_3PO_4}}\Leftrightarrow[/tex]
[tex]\Leftrightarrow m_{H_3PO_4}=MM\,(H_3PO_4)\times n_{H_3PO_4}\Leftrightarrow[/tex]
[tex]\Leftrightarrow m_{H_3PO_4}=98\times 80.000\Leftrightarrow[/tex]
[tex]\Leftrightarrow m_{H_3PO_4}=7.840.000\;g=7.840\,kg[/tex]
[tex]MM\,(Ca(OH)_2)=\dfrac{m_{Ca(OH)_2}}{n_{Ca(OH)_2}}\Leftrightarrow[/tex]
[tex]\Leftrightarrow m_{Ca(OH)_2}=MM\,(Ca(OH)_2)\times n_{Ca(OH)_2}\Leftrightarrow[/tex]
[tex]\Leftrightarrow m_{Ca(OH)_2}=74\times 120.000\Leftrightarrow[/tex]
[tex]\Leftrightarrow m_{Ca(OH)_2}=8.880.000\;g=8.880\;kg[/tex]
Podes ver mais exercícios sobre cálculos químicos em:
