Física e Química A Física e Química A ––––...
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A Professora: CCCCrrrriiiissssttttiiiinnnnaaaa VVVViiiieeeeiiiirrrraaaa ddddaaaa SSSSiiiillllvvvvaaaa
Física e Química A Física e Química A Física e Química A Física e Química A –––– 10º 10º 10º 10º ANOANOANOANO FICHA DE APOIO N.º 3
TEMA: MOLE, MASSA MOLAR E VOLUME MOLAR
II –– AA mmoollee
Quando estamos a estudar uma porção de matéria, seja ela no estado sólido, líquido ou gasoso, existe
um número muito grande de partículas.
Esse número não se pode indicar recorrendo às designações que se utilizam diariamente como a
centena, o milhar ou mesmo o bilião.
Foi preciso utilizar um número muito maior, previsto por um químico italiano, Amadeo Avogadro,
calculado muito mais tarde: o número de Avogadro.
Foi, então, criada uma nova grandeza, pertencente ao Sistema Internacional de Unidades, a
quantidade de substância, cuja unidade se designa por mole e cujo símbolo é mol. Para
entenderes melhor, repara na seguinte analogia:
Então:
Se a quantidade de substância for diferente de 1 mol:
CCoonnssttaannttee ddee AAvvooggaaddrroo
NA = 6,022 x 1023 partículas
GGrraannddeezzaa
Massa (m)
UUnniiddaaddee SSII
Quilograma
GGrraannddeezzaa
Quantidade de substância (n)
UUnniiddaaddee SSII
Mole
SSíímmbboolloo
mol
1 mol é a quantidade de substância que contém o número de Avogrado de partículas correspondentes à sua fórmula química
QQuuaannttiiddaaddee ddee ssuubbssttâânncciiaa
1 mol
NNúúmmeerroo ddee ppaarrttííccuullaass
6,022 x 1023 partículas
corresponde
QQuuaannttiiddaaddee ddee ssuubbssttâânncciiaa
n mol
NNúúmmeerroo ddee ppaarrttííccuullaass
n × 6,022 x 1023 partículas
corresponde
A Professora: CCCCrrrriiiissssttttiiiinnnnaaaa VVVViiiieeeeiiiirrrraaaa ddddaaaa SSSSiiiillllvvvvaaaa
Vejamos alguns exemplos:
Quantidade de substância
N.º de moléculas? Quantidade de átomos/iões
N.º de átomos?
1 mol de O2 6,022 x 1023 2 mol de O 2 x 6,022 x 1023
3,5 mol de O2 3,5 x 6,022 x 1023 3,5 x 2 mol de átomos
de O 3,5 x 2 x 6,022 x 1023
1 mol de H2O 6,022 x 1023 2 mol de átomos de H +
1 mol de átomos de O 2 x 6,022 x 1023 de H +
6,022 x 1023 de O
3 mol de He - 3 mol de átomos de He 3 x 6,022 x 1023
Como podes ver, a partir dos exemplos, o número de partículas (N) que existe numa certa quantidade de substância é dado pela expressão:
IIII –– AA mmaassssaa mmoollaarr Massa molar de uma substância é a massa de 1 mol dessa substância, representando-se por M e sendo expressa em g/mol. A massa molar de um elemento é expressa pelo mesmo número que a massa atómica relativa desse elemento tal como a massa molar de uma substância molecular ou de um composto iónico é expressa pelo mesmo número que a sua massa molecular relativa.
Massa molar de um elemento
Ar (C) = 12,01 M(C) = 12,01 g/mol
Ar (Ne) = 20,18 M(Ne) = 20,18 g/mol
Ar (H) = 1,01 M(H) = 1,01 g/mol
Massa molar de uma substância molecular
Mr (H2) = 2 x 1,01 = 2,02 M(H2) = 2,02 g/mol
Mr (CO2) = 12,01 + 2 x 16,00 = 18,02 M(CO2) = 18,02 g/mol
Mr (NH3) = 14,01 + 3 x 1,01 = 17,04 M(NH3) = 17,04 g/mol Para fazer cálculos que envolvam massa e quantidade química pode recorrer-se à definição de massa molar ou usar a expressão:
n
mM = logo
M
mn =
em que: n – quantidade química (em mol) m – massa (em g) M – massa molar (em g/mol)
NN..ºº ddee ppaarrttííccuullaass == nn.. ddee mmoolleess xx ccoonnssttaannttee ddee AAvvooggaaddrroo
N = n x NA
A Professora: CCCCrrrriiiissssttttiiiinnnnaaaa VVVViiiieeeeiiiirrrraaaa ddddaaaa SSSSiiiillllvvvvaaaa
IIIIII –– VVoolluummee mmoollaarr
Volume molar de uma substância é o volume ocupado por 1 mol dessa substância, representando-se por Vm e exprimindo-se, normalmente, em dm3/mol.
Para as substâncias no estado gasoso, Avogadro postulou que:
Nas condições normais de pressão e temperatura (P = 1 atm e T = 0 ºC) verifica-se que:
PTN
1 mol de moléculas de H2
6,022 x 1023 moléculas
22,4 dm3
m = 2,02 g
1 mol de átomos de He
6,022 x 1023 átomos
22,4 dm3
m = 4,00 g
1 mol de moléculas de CO2
6,022 x 1023 moléculas
22,4 dm3
m = 44,01 g
Relaciona-se o volume (V) de qualquer quantidade de substância (n) com o volume molar (Vm) através da expressão:
Em condições PTN ter-se-á:
LLeeii ddee AAvvooggaaddrroo
Volumes iguais de gases, medidos nas mesmas condições de pressão e temperatura, são constituídos por igual
número de entidades estruturais
VVmm ((ggááss)) == 2222,,44 ddmm33 PPTTNN
H2 He CO2
VV == nn xx VVmm
VV == nn xx 2222,,44 PPTTNN
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Exercícios resolvidos
111... São dadas 3 moles de dióxido de carbono (CO2).
1.1. Indica o número de moles de átomos de carbono e de oxigénio que existem em três
moles de moléculas de dióxido de carbono.
Resolução
Cada molécula de CO2 é formada por um átomo de carbono e dois átomos de oxigénio;
também uma mole de moléculas de CO2 contém 1 mole de átomos de C (carbono) e 2 moles
de átomos de O (oxigénio). Assim:
x CO moléculas mol 3
C átomos mol 1 CO moléculas mol 1
2
2
→
→
e x CO moléculas mol 3
O átomos mol 2 CO moléculas mol 1
2
2
→
→
x = 3 mol átomos C x = 6 mol átomos de O
R: Em 3 mol (de moléculas) de SO2 existem 3 mol de átomos de carbono e 6 mol de átomos de
oxigénio.
1.2. Determina o número de moléculas de dióxido de carbono que existem nas três moles
de CO2.
Resolução
Se 1 mol de moléculas são 6,022 x 1023 moléculas, então 3 moles serão:
224
232
223
2
COmolécula 101.807
106,0223x x
CO moléculas mol 3
CO moléculas 106,022
CO moléculas mol 1
s×=
××=⇒=
×
Também podemos resolver a questão utilizando a fórmula N = n x NA
N = 3 x 6,022 x 1023 = 1,087 x 1024 moléculas
R: Existem 1,087 x 1024 moléculas de CO2 em três moles de CO2.
1.3. Indica o número de átomos de carbono e de oxigénio que existem nessa quantidade.
Resolução
Existem 3 moles de átomos de C e 6 mol de átomos de O em 3 mol de CO2 (alínea a). Então:
C de átomos 101.807 x
x
C de átomos mol 3
C de átomos 106,022
C de átomos mol 1
24
23
×=⇒
=
× e O de átomos 2410 3,613
O de átomos 106,0226 N 23
×=
××=
R: Em 3 mol de CO2 existem 1,807 x 1024 átomos de carbono e 3,613 x 1024 átomos de
oxigénio.
222... Qual é a quantidade de substância contida em 1020 moléculas de água (H2O)?
Resolução
1º processo 2º processo
OH moléculas10 x
OH moléculas 106,022 OH moléculas mol 1
2 20
223
2
→
×→
OH moléculas mol 0,00017106,022
10x 223
20
=
×
=⇒
0,00017mol106,022
moléculas 10n
23
20=
×
=
A Professora: CCCCrrrriiiissssttttiiiinnnnaaaa VVVViiiieeeeiiiirrrraaaa ddddaaaa SSSSiiiillllvvvvaaaa
R: 1020 moléculas de água correspondem a 1,7 x 10-4 mol de água.
333... Determina:
3.1. a massa de 3,5 mol de oxigénio gasoso (O2).
Resolução
M(O2) = 2 x 16,0 = 32,0 g/mol logo uma mol de O2 tem de massa 32,0 g
1º processo 2º processo
112,0g32,03,5x
x O mol 3,5
g 32,0 O mol 1
2
2
=×=
→
→
g 112,032,03,5Mnm =×=×=
R: 3,5 mol de oxigénio possuem a massa de 112,0 g.
3.2. a quantidade de substância correspondente a 10,3 g de ácido nítrico (HNO3).
Resolução
M (HNO3) = 1,0 + 14,0 + 16,0 x 3 = 63,0 g/mol
Uma mole de moléculas de HNO3 possui a massa de 63,0 g
1º processo 2º processo
3
3
HNO moléculas de mol 0,16363,0
110,3x
g 10,3 x
g 63,0 HNO moléculas de mol 1
=×
=
→
→
mol 0,16363,0
10,3n ==
R: A quantidade de substância correspondente a 10,3 g de HNO3 é 0,163 mol.
3.3. o número de átomos de potássio (K) que têm a massa de 20,5 g.
Resolução
M(K) = 39,1 g/mol, isto é, 1 mol de átomos de potássio (que são 6,022 x 1023 átomos de
potássio) têm de massa 39,1 g.
6,022 x 1023 átomos de potássio têm a massa de 39,1 g
K átomos103,16x39,1
106,02220,5 x
g 20,5
x
g 39,1
K átomos 106,022 232323
×=⇒××
=⇒=×
R: 3,16 x 1023 átomos de potássio têm de massa 20,5 g.
3.4. a massa de 2,0 x 1021 moléculas de água (H2O).
Resolução
M(H2O) = 2 x 1,0 + 16,0 = 18,0 g/mol; isto significa que 1 mol (de moléculas) de água – que
são 6,022x1023 moléculas – têm de massa 18,0 g.
6,022 x 1023 moléculas de água têm a massa de 18,0 g
x OH moléculas 102,0
g 18,0 OH moléculas 106,022
221
223
→×
→×
⇒ g 0,0598x106,022
18,0102,0 x
23
21=⇒
×
××=
R: 2,0 x 1021 moléculas de água têm de massa 0,0598 g.