Dissertativa 4 - 2ª Fase - Dia 2 - ITA 2026

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Considere o sólido BGN com composição em porcentagem molar de $60 {SiO}_{2} ‐ 36 CaO ‐ 4 {Nb}_{2} O_{5}$ . A fonte de nióbio empregada no preparo do BGN é o oxalato amoniacal de nióbio hidratado $({NH}_{4} [NbO {(C_{2} O_{4})}_{2}] \cdot {nH}_{2} O)$ . Para determinar o teor de nióbio presente no oxalato amoniacal de nióbio hidratado, foi empregada a termogravimetria em atmosfera oxidante, a qual apresentou uma massa residual de 28,5% após aquecimento a 1 000 °C. Esse resíduo foi caracterizado como pentóxido de nióbio.

a) Apresente o valor numérico da massa necessária do oxalato amoniacal de nióbio hidratado para o preparo de 10 gramas de BGN.

b) Determine o valor de "n" no ${NH}_{4} [NbO {(C_{2} O_{4})}_{2}] \cdot n H_{2} O$ .

Resolução:

A decomposição do oxalato forma ${Nb}_{2} O_{5} + gases ({NH}_{3}, H_{2} O, {CO}_{2} e CO)$

$2 \cdot {NH}_{4} [NbO {(C_{2} O_{4})}_{2}] \cdot {nH}_{2} O \underset{}{\to} {Nb}_{2} O_{5} + gases$ .

Como o resíduo sólido é 28,5% em massa, tem-se:

A partir de 2 mols de oxalato $(M = 303 + 18 n)$ , forma-se 1 mol de ${Nb}_{2} O_{5} (M = 266 g / mol)$ .

Assim: $0, 285 = \frac{266}{303 + 18 n} \Rightarrow n ≅ 9$

Assim, $M_{oxalato} = 303 + 9 \cdot 18 = 465 g$

${\bar{M}}_{BGN} = 0, 6 \cdot M_{{SiO}_{2}} + 0, 36 \cdot M_{CaO} + 0, 04 \cdot M_{{Nb}_{2} O_{5}} = 0, 6 \cdot 60 + 0, 36 \cdot 56 + 0, 04 \cdot 266 = 66, 8 g / mol n_{BGN} = \frac{10}{66, 8} \Rightarrow n_{{Nb}_{2} O_{5}} = \frac{4}{100} \cdot \frac{10}{66, 8} = \frac{1}{167} mol$

Da proporção da reação:

$\begin{matrix} 2 mol oxalato & __________ & 1 mol {Nb}_{2} O_{5} \\ 2 \cdot 465 g & __________ & 1 mol \\ m & __________ & \frac{1}{167} \end{matrix} \Rightarrow m = 5, 57 g de oxalato$

a) $m_{oxalato} = 5, 57 g$

b) $n = 9$

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