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QUÍMICA NOVA NA ESCOLA Mol: Uma Nova Terminologia N° 1, MAIO 1995

base do Sistema Internacional deUnidades (SI) para a grandeza quanti-dade de matéria, implicou mudançasna nomenclatura de diversas grande-zas usadas no dia-a-dia da química.

A uma dada massa (por exemplo,1,0 g) de cada uma das diferentessubstâncias sempre estão associadosnúmeros distintos (e extremamentegrandes!) das entidades que com-põem essas diferentes substâncias.Isto porque essas entidades (sejammoléculas, átomos ou fórmulas unitá-rias) têm massas distintas. Entretanto,ao químico interessa trabalhar com umnúmero fixo de entidades. Para isso,ele dispõe da grandeza denominada‘quantidade de matéria’ (uma das setegrandezas de base do sistema SI),cuja unidade é o mol. O mol é definidocomo sendo a quantidade de matériade um sistema que contém tantasentidades elementares quantos são osátomos contidos em 0,012 kg decarbono 12. Quando se utiliza aunidade mol, as entidades elemen-tares devem ser especificadas, po-dendo ser átomos, moléculas,elétrons, outras partículas ou agrupa-mentos especiais de tais partículas.Assim como o quilograma é umaquantidade padrão da grandezamassa, o mol é uma quantidadepadrão da grandeza quantidade dematéria. Note que anteriormente essagrandeza era referida como ‘númerode moles’; o uso desta expressão nãoé mais recomendado.

Ainda hoje é muito comum sedefinir, e usar neste sentido, que o molé a massa atômica ou molecularexpressa em gramas. A definição atual

ATUALIDADES

EM

QUÍMICA

a química é uma ciência viva.Conceitos da química muito usa-

dos em livros-texto têm sofridomudanças, mostrando que suas defi-nições e significados estão em cons-tante evolução. Essas mudançascertamente terão implicações noensino e irão exigir dos professores odesenvolvimento e teste de novasmetodologias adequadas a suaaprendizagem.

O ensino de química no nível médioé, ainda hoje, um desafio para muitosprofessores e alunos. Há umainsatisfação muito grande por partedos professores, que não conseguematingir certos objetivos educacionaispropostos; há insatisfação entre osalunos, que consideram a químicauma disciplina difícil e que exige muitamemorização. Recentemente, esfor-ços vêm sendo feitos na tentativa deencontrar estratégias alternativas paraa melhoria do ensino de química.Dentre esses esforços, podemos citaraqueles desenvolvidos pela UniãoInternacional de Química Pura eAplicada (mais conhecida pelasiniciais de seu nome em inglês –IUPAC) visando simplificar a lingua-gem usada pelos químicos no mundointeiro. O uso de uma linguagem maislógica, simplificada e coerente certa-mente contribuirá para uma diminui-ção na dificuldade de aprendizagemde certos termos químicos.

Quantidade de matéria e suaunidade, o mol

A redefinição do significado dapalavra mol, acompanhada de suaintrodução em 1971 como unidade de

uma novaterminologiaMOL

A seção “Atualidades emquímica” procura apresentarassuntos que mostrem que aquímica é uma ciência viva,tanto no que diz repeito a novasdescobertas como àredefinição, sempre quenecessária, de antigosconceitos.Este primeiro texto trata dasnovas abordagens para algunsconceitos da química muitousados em livros-texto, emfunção da redefinição dosignificado da palavra mol.

mol, quantidade de matéria,nomenclatura de grandezas físico-químicas

Roberto Ribeiro da Silva Bacharel em Química, doutor em ciências pela Universidadede São Paulo. Docente do Departamento de Química da Universidade de Brasília, Brasília -DFRomeu C. Rocha-Filho Licenciado em Química, mestre e doutor em ciências (áreade físico-química) pela Universidade de São Paulo. Docente do Departamento de Químicada Universidade Federal de São Carlos, São Carlos - SP

É muito comum ouvir deprofessores e alunos que oensino de ciências, parti-

cularmente o de química, baseia-seem conhecimentos obtidos há mais decem anos, e que esse conhecimentoencontra-se pronto e acabado, nãohavendo mais nada nele que se possamudar. Por outro lado, a televisão e osjornais estão constantemente anun-ciando novos avanços científicos, osquais são considerados muito compli-cados para serem discutidos em salade aula ou não se encaixam no pro-grama que o professor deve cumprir.No entanto, esses novos conhecimen-tos precisam de alguma forma estaracessíveis, para que possam serincorporados ao dia-a-dia da escola.Daí textos como este vêm mostrar que

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para mol é muito diferente dessa, edeixa claro que o mol não se refere àgrandeza massa, mas é a unidade demedida da grandeza quantidade dematéria1.

Massa molarPara qualquer amostra de subs-

tância, sua massa (m) é diretamenteproporcional a sua quantidade dematéria (n), isto é:

m α n

A constante de proporcionalidadeque permite a passagem de quanti-dade de matéria para massa, conhe-cida como ‘massa molar’ (M), nadamais é que a massa da substância porunidade de quantidade de matéria.Portanto, tem-se que:

m = M.n

Por exemplo, as massas molaresdo dióxido de carbono e do hidróxidode sódio são: M(CO2) = 44,0 g/mol eM(NaOH) = 40,0 g/mol. Isto significaque uma quantidade de matéria de 1mol dessas substâncias têm massasde 44,0 g e 40,0 g, respectivamente.

Aqui cabe ressaltar que, em cál-culos estequiométricos, é a massamolar a grandeza a ser usada, e nãomassa atômica ou molecular. Para seobter os valores de massas molaresbasta associar a unidade g/mol aosrespectivos valores de massas atômi-cas relativas ou de massas molecu-lares relativas. Isso é possível porqueo número de entidades em 1 mol éigual ao número de unidades de mas-sa atômica em 1 grama, conformeserá visto a seguir.

Por tudo o que foi apresentado atéaqui, fica claro que definir mol comosendo a massa atômica ou molecularexpressa em gramas é totalmenteincorreto, sendo uma definição nãorecomendada desde 1971. Aquilo queno passado se denominava mol (ou,muitas vezes, de massa molecular oumolécula-grama) é, de certo modo, oque hoje se denomina massa molar,cuja unidade é g/mol.

Constante de AvogadroQualquer amostra de uma subs-

tância contém um número extrema-mente grande de entidades da qual asubstância é feita. A essa amostra estáassociada uma determinada quan-tidade de matéria, como visto ante-

riormente. Assim, analogamente àquantidade de matéria, o número deentidades é uma propriedade intrín-seca da amostra. Isto significa queexiste uma relação de proporcio-nalidade entre o número de entidadesna amostra e sua quantidade dematéria. Daí, pode-se afirmar que,para qualquer amostra de uma subs-tância, seu número de entidades (N)é diretamente proporcional a suaquantidade de matéria (n), isto é:

N α n

A constante de proporcionalidadeque permite a passagem de quan-tidade de matéria para número deentidades, conhecida como constantede Avogadro (NA), nada mais é que onúmero de entidades por unidade dequantidade de matéria. Portanto, tem-se que:

N = NA.n

A constante de Avogadro (e nãonúmero de Avogadro) tem seu valormedido experimentalmente; o valormais recentemente obtido e recomen-dado é 6,02214 x 1023 mol-1.

Concentração emquantidade de matéria

Até pouco tempo atrás, era comumexpressar a concentração de umasolução através de sua ‘molaridade’.No entanto, o uso desse termo não émais recomendado e deve ser substi-tuído pela expressão concentração emquantidade de matéria. Analoga-mente, a palavra ‘molar’ não deve maisser usada como unidade de con-centração (por exemplo, solução1,5 molar ou 1,5 M). O adjetivo molardeve ser restrito a situações em quese quer expressar uma grandeza porunidade de quantidade de matéria,como por exemplo em: volume molarde um gás (expresso através daunidade L/mol); massa molar de umasubstância (expressa através daunidade g/mol); entalpia molar de umasubstância (expressa através daunidade kJ/mol).

Massa atômicaA grandeza ‘massa-atômica’, co-

mo seu seu próprio nome diz, refere-se à massa de um átomo (normal-mente de um dado elemento químico);seu símbolo é ma. Aqui se pode

perguntar: como os químicos fizerampara determinar massa tão pequenacomo a de um átomo? Na prática, elesinicialmente determinaram a massa deum átomo em relação à de um outro;isso era feito determinando-se amassa de uma substância simplesque reagia totalmente com uma dadamassa de outra, formando uma subs-tância composta, a qual se supunhaconter átomos na proporção de 1 para1 (1:1). Assim, determinou-se que umátomo de cloro continha aproxi-madamente 35,5 vezes mais massaque um átomo de hidrogênio, ou queum átomo de cobre continha aproxi-madamente quatro vezes mais massaque um átomo de oxigênio. Destaforma, foi possível determinar asmassas atômicas relativas de todos osátomos dos elementos químicosconhecidos. No passado, foramconstruídas tabelas de massas atô-micas relativas, por exemplo, atri-buindo-se (arbitrariamente) o valor 1ao átomo de hidrogênio; uma outratabela foi construída atribuindo-se aoátomo de oxigênio o valor 16.

As tabelas modernas contêmmassas relativas atribuindo-se a umdos isótopos do elemento químicocarbono o valor 12 (exato!). A partirdesta convenção (arbitrária) foi possí-vel, então, definir a unidade de massaatômica (u) como sendo a massa de1/12 de um átomo de carbono 12.

Assim, a expressão massa atômi-ca (ma) deve ser utilizada para se referirà massa de um tipo de átomo, isto é,à massa de um dado elemento. Essamassa é obtida considerando-se acomposição isotópica natural do dadoelemento. Por exemplo, no caso docloro, ma(Cl) = 35,45 u, a qual é obtidacomo média ponderada das massasnuclídicas de seus isótopos 35 e 37,ou seja:

ma(Cl) = [34,96885 u x 75,76% +36,96590 x 24,24%]/100% = 35,45 u

No caso do elemento sódio, comoele é mononuclídico, isto é, ocorrenaturalmente só através de seu nuclí-deo 23, a massa atômica é direta-mente igual à massa nuclídica, ouseja: ma(Na) = m(23Na) = 22,99 u.Mesmo hoje, não é incomum a massaatômica ser referida como peso atô-mico. Entretanto, o uso do termo pesoquando na realidade se trata de massa

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gum, a expressão ‘mol’ no seu sentidoobsoleto, referindo-se à grandezamassa molar.

No Brasil, o nome e o símbolo daunidade de medida da grandezaquantidade de matéria são idênticos,isto é: mol e mol, respectivamente2.Apesar disso, entretanto, deve-se ter emmente que só o nome pode ser grafadono plural. Aliás, o plural recomendadoé mols e não ‘moles’ (analogamente:becquerels, decibels, henrys, pascalsetc.); mol como símbolo da unidade per-manece inalterado no plural, como aliásé recomendado para qualquer símbolode unidade de medida (exemplos: 23,4m e não 23,4 ms; 5,7 L e não 5,7 Ls; 4,3mol e não 4,3 mols).

Finalmente, cabe relembrar queo uso da expressão molar deve serrestr i to a situações em que seexpressa o valor de uma grandezaextensiva por unidade de quan-tidade de matéria, ou seja, para ummol da amostra em questão. Porisso, deve-se evitar utilizar a expres-são ‘molar’ para se referir à unidademais usual da concentração emquantidade de matéria, isto é, àunidade mol/L. Do mesmo modo,deve-se evitar utilizar a expressão‘fração molar’, substituindo-a porfração em mol ou fração em quan-tidade de matéria.

Notas1. Em Portugal, esta grandeza é deno-

minada quantidade de substância. NoBrasil, alguns químicos acham que essenome é que deveria ser adotado para agrandeza medida pelo mol; aqui optamospor nos ater ao nome oficialmente adotadono Brasil: quantidade de matéria.

2. Em Portugal, o nome da unidade demedida é a ‘mole’, sendo que seu símboloé ‘mol’. Tal distinção é útil, evitando certasconfusões.

Expressões cujo uso não é mais recomendadoA seguir são exemplificadas algumas situações em que o uso de certas

expressões não é mais recomendado por serem ambíguas ou induzirem aerros conceituais.

Uso não recomendado Uso recomendado

peso atômico massa atômica

peso molecular massa molecular

número de moles,número de átomos-grama,número de íons-grama quantidade de matéria

átomo-grama,molécula-grama (ou mol),peso-fórmula etc massa molar

moles mols

u.m.a u

molar mol/L

molaridadeconcentração em quantidade dematéria

fração molarfração em mol ou em quantidadede matéria

graus Kelvin kelvin

temperatura absoluta temperatura termodinâmica

grau centígrado grau Celsius

equivalente grama deve ser abandonado

normalidade deve ser abandonado

deve ser evitado: daí a utilização daexpressão peso atômico ser desacon-selhada.

Massa nuclídicaO termo ‘massa nuclídica’ deve ser

utilizado para se referir à massa de umdado nuclídeo, de ocorrência naturalou não. Um nuclídeo é definido comoo tipo de um dado elemento carac-terizado por um número de massaespecífico. Por exemplo, no caso donuclídeo 35 do elemento cloro, m(35Cl)= 34,97 u.

Massa molecularA expressão ‘massa molecular’

refere-se à massa da entidade da qualuma substância é feita, isto é, à massade uma molécula ou de uma fórmulaunitária. O valor da massa molecularde uma dada entidade corresponde àsoma das massas atômicas dosátomos que a compõem. Assim:

m(NH3) = ma(N) + 3 ma(H) = 17 u;

m(CaO) = ma(Ca) + ma(O) = 56,1 u

Note que a expressão ‘massamolecular’ deve ser usada para sereferir às entidades constituintes tantode substâncias covalentes como deiônicas. Novamente, lembre-se de queo uso da expressão ‘peso molecular’não é mais recomendado.

Considerações finaisAssim como o grama é a unidade

de medida da grandeza massa, ometro a da grandeza comprimentoetc., mol é a unidade SI da grandezaquantidade de matéria. Expressõescomo ‘número de gramas’ ou ‘númerode metros’ são raramente utilizadas,quando o são; por serem ambíguas,devem ser evitadas. Do mesmo modo,a expressão ‘número de moles’ deveser deixada de lado, utilizando-sediretamente o nome da grandeza daqual o mol é unidade de medida:quantidade de matéria. Por outro lado,não se deve mais usar, de modo al-

Para saber maisROCHA-FILHO, R. C. Grandezas e

unidades de medida: o sistema interna-cional de unidades. São Paulo, Ática,1988.

ROCHA-FILHO, R. C. e SILVA, R. R.:Sobre o uso correto de certas gran-dezas em química. Química Nova (vol.14, nº 4), pp. 300-305, 1991.

ROCHA-FILHO, R. C. e SILVA, R. R.Introdução aos cálculos da química. SãoPaulo, McGraw-Hill/Makron Books,1992.

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