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Vanessa Figueiredo Março 2012

Quantidade de Substância

Vanessa Figueiredo Março 2012(1) Fonte: Housecroft, C. E., & Constable, E. C. (2010). Chemistry: An introduction to Organic, Inorganic and Physical Chamistry (4th Edition). Pearson Education Limited.

Sete Grandezas Fundamentais do SI(1)

Grandeza Física Símbolo da Grandeza Unidade base Símbolo da Unidade

Massa m quilograma kg

Comprimento l metro m

Tempo t segundo s

Intensidade de corrente elétrica I ampere A

Temperatura (termodinâmica) T kelvin K

Quantidade de Substância n mole mol

Intensidade luminosa Iv candela cd

Vanessa Figueiredo Março 2012(1) Fonte: Housecroft, C. E., & Constable, E. C. (2010). Chemistry: An introduction to Organic, Inorganic and Physical Chamistry (4th Edition). Pearson Education Limited.

Grandeza Física Símbolo da Grandeza Unidade base Símbolo da Unidade

Massa m quilograma kg

Comprimento l metro m

Tempo t segundo s

Intensidade de corrente elétrica I ampere A

Temperatura (termodinâmica) T kelvin K

Quantidade de Substância n mole mol

Intensidade luminosa Iv candela cd

Sete Grandezas Fundamentais do SI(1)

Vanessa Figueiredo Março 2012

A unidade de quantidade de substância mole é caracterizada, como a quantidade de substância que contém tantas unidades elementares (átomos, moléculas ou outras partículas) como os átomos existentes em 1,2 x 10-2 kg (12 g) de carbono-12.(1)

1 mole de carbono-12 tem aproximadamente 6,022 x 1023 mol-1 átomos deste elemento

(1) Fonte: Chang, R. (1994). Química (5ª edição). Lisboa: McGraw-Hill.

1 mole de moléculas de H2contém 6,022 x 1023 moléculas de H2

1 mole de átomos de Xecontém 6,022 x 1023 átomos de Xe

1 dúzia de ovos

Quantidade de Substância

Vanessa Figueiredo Março 2012

Quantidade de pipocas necessárias para cobrir a superfície dos Estados Unidos numa profundidade de 14,5 km(1)

Número de latas de refrigerante que empilhadas numa camada uniforme, cobririam a superfície da Terra numa

profundidade de 320 km1 (1)

Número de copos de água contidos no oceano Pacífico(1)

6,022 x 1023 é um número extensíssimo

(1) Fonte: Bryson, B. (2010). Breve História de Quase Tudo (12ª Edição). Lisboa: Bertrand Editora.

No entanto, 1 mole de moléculas de água é aproximadamente a quantidade de água num pequeno tubo de ensaio

Quantidade de Substância

Vanessa Figueiredo Março 2012

O número de entidades (N) presentes numa amostra é proporcional à quantidade de substância respetiva (n), sendo a constante de proporcionalidade a constante de Avogadro (L)*

Constante de Avogadro 6,022 x 1023 mol-1

N

Quantidade de substância (mol)

nº de entidades (N)

Quantidade de Substância

(1) Fonte: Martins et al. (2003). Programa de Física e Química A 11º ou 12º ano do Curso científico-Humanístico de Ciência e Tecnologias. Lisboa: Ministério da Educação.

n L

Vanessa Figueiredo Março 2012

Na atmosfera o oxigénio encontra-se na sua forma molecular (O2). Quantas moléculas de oxigénio existem em 1mole de O2 ?(1)

3,01 x 1023

6,02 x 1023

9,03 x 1023

12,04 x 1023

(1) Fonte: Bangladesh Arsenic Poisonong Scenario. Retirado em fevereiro de https://oli.web.cmu.edu.

Correto

Existem 6,02 x 1023 moléculas de oxigénio (O2) em 1 mole de moléculas de O2.

Exercício

Vanessa Figueiredo Março 2012

Quantos átomos de oxigénio (O) existem em 1 mole de moléculas O2? (1)

Correto

Existem 6,02 x 1023 moléculas de oxigénio (O2) em 1 mole de moléculas de O2. Uma vez que cada molécula de O2 tem 2 átomos de oxigénio, então existem 2 x (6,02 x 1023).

3,01 x 1023

6,02 x 1023

9,03 x 1023

12,04 x 1023

(1) Fonte: Bangladesh Arsenic Poisonong Scenario. Retirado em fevereiro de https://oli.web.cmu.edu.

Exercício

Vanessa Figueiredo Março 2012

Qual das substâncias tem maior número de moléculas, 1 mole de O2 ou 1 mole de CO2? (1)

1 mole de O2

1 mole de CO2

têm igual nº de moléculas

a informação disponível não é suficiente para responder

Correto

1 mole de moléculas de oxigénio (O2) tem 6,02 x 1023 moléculas de O2 e 1 mole de moléculas de CO2 tem 6,02 x 1023 moléculas de CO2

(1) Fonte: Bangladesh Arsenic Poisonong Scenario. Retirado em fevereiro de https://oli.web.cmu.edu.

Exercício

Vanessa Figueiredo Março 2012

Qual das substâncias tem maior massa, 1 mole de moléculas de O2 ou 1 mole de moléculas de CO2? (1)

Correto

1 molécula de CO2 tem maior massa do que 1 molécula de O2. Ambas são constituídas por dois átomos de O, mas a molécula de CO2, também é constituída por um átomo de C. Uma vez que 1 molécula de CO2 tem maior massa do que 1 molécula de O2, então uma 1 mole de CO2 tem maior massa do que 1 mole de CO2.

1 mole de O2

1 mole de CO2

têm igual nº de moléculas

a informação disponível não é suficiente para responder

(1) Fonte: Bangladesh Arsenic Poisonong Scenario. Retirado em fevereiro de https://oli.web.cmu.edu.

Exercício

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Massa Molar

Escala Macroscópica(onde vivemos)

Escala Atómica (onde as reações químicas ocorrem)

Gramas de substância Nº de moléculas em molep. ex. : molalidade (mol l-1)

Gramas de substância / Moles de substância

(1) Fonte: Bangladesh Arsenic Poisonong Scenario. Retirado em fevereiro de https://oli.web.cmu.edu.

MASSAMOLAR

Vanessa Figueiredo Março 2012

Massa Molar

Escala Macroscópica(onde vivemos)

Escala Atómica (onde as reações químicas ocorrem)

Gramas de substância Nº de moléculas em molep. ex. : molalidade (mol l-1)

Gramas de substância / Moles de substância

(1) Fonte: Bangladesh Arsenic Poisonong Scenario. Retirado em fevereiro de https://oli.web.cmu.edu.

MASSAMOLAR

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Massa molar (g mol-1)

Quantidade de substância (mol)

massa de uma dada amostra (g)

Uma mole de átomos de carbono-12 tem uma massa de exatamente 12 g e contém 6,022 x 1023 átomos. Esta massa é a massa molar do carbono-12 pois é a massa de uma mole de átomos desse isótopo.(1)

(1) Fonte: Chang, R. (1994). Química (5ª edição). Lisboa: McGraw-Hill.

Massa Molar

m n M

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O hélio (He) é um gás útil, usado na indústria, na investigação de baixas temperaturas, no mergulho de profundidade e no enchimento de balões. Quantas mole de hélio existem em 6,46 g de He?(1)

Ar (He) = 4,003 u então M (He) = 4,003 g mol-1

6,46 g de He = n x (4,003 g mol-1)

(1) Fonte: Housecroft, C. E., & Constable, E. C. (2010). Chemistry: An introduction to Organic, Inorganic and Physical Chamistry (4th Edition). Pearson Education Limited.

Exercício

Resolução

Massa Molar

logo,

n = 1,61 mol de He

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Grau de Pureza

Vanessa Figueiredo Março 2012

Na realidade, o giz que utilizamos não contem apenas carbonato de cálcio. É um material e não uma substância: para além do CaCO3, contém impurezas.

100% de pureza é, na prática, uma percentagem ideal. Se olharmos para os rótulos dos reagentes que temos no laboratório nem os de mais elevado grau de pureza são 100% puros.

(1) Fonte: Martins et al. (2003). Programa de Física e Química A 11º ou 12º ano do Curso científico-Humanístico de Ciência e Tecnologias. Lisboa: Ministério da Educação.

Grau de Pureza

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Determinem o número de mole de CaCO3 que necessitaram para escrever os vossos nomes no quadro, pressupondo que o grau de pureza do giz que utilizaram é de 65%.

Exercício

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Aspetos Quantitativos das Reações Químicas

Vanessa Figueiredo Março 2012

Uma equação química expressa simbolicamente as transformações químicas (reações químicas)

Equação Química

Aspetos qualitativos - identifica os reagentes e os produtos que fazem parte da mistura reacional

Aspetos quantitativos - indica a proporção em que os reagentes e produtos reagem e se formam

* livro

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Lei da conservação de massa Numa reação química, em sistema fechado, existe a mesma massa antes, depois e durante a reação. Não há criação nem destruição de átomos.(1)

Terá de haver o mesmo número de cada tipo de átomos em ambos os lados da equação - acertar a equação

Quando se acerta uma equação é muito importante não esquecer que não se pode alterar a fórmula química dos compostos.

As únicas alterações que podem ser feitas é a adição de coeficientes estequiométricos em frente à formula do composto. (2)

* chang(1) Fonte: Robertson, W. C. et al. (2003). Stop Faking It! More Chemistry Basics. Arlington, Virginia: NSTA Press.(2) Fonte: Chang, R. (1994). Química (5ª edição). Lisboa: McGraw-Hill.

Atenção

Vanessa Figueiredo Março 2012

O primeiro passo na preparação industrial de ácido nítrico (HNO3), um importante produto químico usado no fabrico de fertilizantes, medicamentos e outras substâncias, envolve a reação entre o amoníaco e o oxigénio gasoso para formar óxido nítrico (NO) e água.

Escreva a equação acertada para esta reação.*

(1) Fonte: Martins et al. (2003). Programa de Física e Química A 11º ou 12º ano do Curso científico-Humanístico de Ciência e Tecnologias. Lisboa: Ministério da Educação.

Exercício(1)

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Elementos Reagente Produtos

N

H

O

1º Equação química não acertada:

2º Contar o número de átomos de cada elemento presentes nos reagentes e nos produtos de reação:

Resolução

NH3 + O2 ➞ NO + H2O

1 13 22 2

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Elementos Reagente Produtos

N

H

O

1º Equação química não acertada:

2º Contar o número de átomos de cada elemento presentes nos reagentes e nos produtos de reação:

Resolução

NH3 + O2 ➞ NO + H2O

3º Acerta os átomos de H, colocando coeficientes estequiométricos antes de NH3 e de H2O de modo a que o número de átomos de H em cada lado da equação seja o mesmo:

2NH3 + O2 ➞ NO + 3H2O

2 x 3 x

1 13 22 2

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Elementos Reagente Produtos

N

H

O

Resolução

4º Contar o número de átomos de cada elemento presentes nos reagentes e nos produtos de reação:

2 16 62 4

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Elementos Reagente Produtos

N

H

O

5º Acerta os átomos de N

Resolução

4º Contar o número de átomos de cada elemento presentes nos reagentes e nos produtos de reação:

2NH3 + O2 ➞ 2NO + 3H2O

2 x2 16 62 4

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Elementos Reagente Produtos

N

H

O

6º Contar o número de átomos de cada elemento presentes nos reagentes e nos produtos de reação:

Resolução

2 26 62 5

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Elementos Reagente Produtos

N

H

O

7º Acerta os átomos de O - existem 2 átomos de O nos reagentes e 5 nos produtos - colocamos o coeficiente 5/2 antes do O2:

( 2NH3 + 5/2O2 ➞ 2NO + 3H2O )

8º Para evitar o uso de frações, multiplicamos toda a equação por 2 de modo a obter :

4NH3 + 5O2 ➞ 4NO + 6H2O

6º Contar o número de átomos de cada elemento presentes nos reagentes e nos produtos de reação:

Resolução

5/2 x

2 x

2 26 62 5