Física e Química A Física e Química A –––– 10º 10º 10º ... · PDF fileA Professora: CCCrCrrriiiissssttttiiiinnnnaaaa VVVViiiieeeeiiiirrrraaaa ddddaaaa SSSSiiiillllvvvvaaaa

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


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


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


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=

×

=


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


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


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.

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