mol a unidade da química

Massas Atômicas

Massas Moleculares

Mol e Constante de Avogadro

Massa Molar

O que vamos estudar

O que é massa atômica?Qual o padrão usado para medir massa

atômica?O que é massa molecular?O que é mol e como utilizá-lo para calcular

relações de massa?Como se calculam relações de massa em

reações químicas?

Questões- Chave

GRANDEZAS FÍSICAS E UNIDADES E UNIDADES DE MEDIDA

O que significa medir uma grandeza?

GRANDEZAS FÍSICAS E UNIDADES E UNIDADES DE MEDIDA

Qualquer medida de uma grandeza

consiste sempre numa comparação da grandeza com uma

unidade de referência ou padrão

Unidades básicas no sistema métricoUnidades básicas no sistema métrico

Comprimento metro (m)

Volume litro (L)

Massa grama (g)

Temperatura Celsius (°C)

Energia Calorias (cal)

Quantidade de substância Mol (mol)

Balanças analíticas usadas em Laboratório

Balanças analíticas usadas em Laboratório

Qual o padrão escolhido para medir a massa

atômica?

E como é feita esta medida?

Capítulo 13 – Mol

A unidade de massa atômica

Foi escolhida como unidade de massa atômica

(cujo símbolo é u) um doze avos da massa do isótopo do

carbono de número de massa 12, isto é, 1/12 da massa do 12C.

÷ em 12

partes iguais

Padrão

1 u

6C12

1 u = 1 / 12 6C12

MA = 12u

Detector de íons

acelerador

Campo eletro-magnético

injeção

ionização

Em um espectrômetro de massa, pode-se determinar

experimentalmente a massa dos átomos.

Capítulo 13 – Mol

Massa atômica é a massa de um átomo expressa em

unidades de massa atômica (u).

Átomo Massa atômica (u)

Berílio, 4Be 9,012182

Fluor, 9F 18,998403

Sódio, 11Na 22,989770

9

19

23

MEDIDA DAS MASSAS ATÔMICAS

O fato de a massa de um átomo de flúor ser 19 u significa que

seus átomos têm massa 19 vezes maior que 1/12 da massa

de um átomo de 12C.

Capítulo 13 – Mol

De modo aproximado, esses valores podem ser escritos assim:

– 23 u11Na23

– 19 u9F19

– 9 u4Be9

MEDIDA DAS MASSAS ATÔMICAS

Capítulo 13 – Mol

No caso do 27Al, por exemplo, seu número de massa é 27

e sua massa atômica é 26,981538 u.

Massa atômica(MA) não é mesma coisa de Número de Massa(A)

Relembrando: Número de Massa (A)

A = P + N Al P = 13

N = 14A = 13 + 14 = 27

Relembrando: Massa atômica (MA)

Massa Atômica é a soma das massas dos prótons e nêutrons do núcleo de um átomo

determinada experimentalmente.

Além disso a massa de um próton não exatamente igual à massa de um nêutron e na

formação do núcleo de um átomo parte da massa é convertida em energia, ocorre uma

pequena perda de massa.

Massa atômica de um elemento com doisou mais isótopos naturais

Massa atômica e abundância dos isótopos naturais do

elemento químico cloro:

35Cl = 34,968853 u (75%) 37Cl = 36,965903 u (25%)

Capítulo 13 – Mol

Consideremos uma amostra de 100 átomos desse elemento,

na qual há 75 átomos de 35Cl (75%) e 25 átomos de 37Cl (25%).

Capítulo 13 – Mol

Interpretação: Cada átomo do elemento cloro tem, em média,

massa igual a 35,5 u.

75 · 35 u + 25 · 37 u

100 = 35,5 uMassa média do átomo de cloro =

Massa atômica de um elemento com doisou mais isótopos naturais

EXERCÍCIOS SOBRE MASSA ATÔMICA DO ELEMENTO:

(Cesesp - PE) O elemento Lítio, tal como ocorre na natureza, consiste em dois isòtopos, 3Li7 e 3Li6, sendo que 92,6% são do isótopo 3Li7. Qual é a massa atômica média do Lítio natural, em unidades de massa atômica? a) 6,45 b) 6,39 c) 6,57 d) 6,93 e)6,88

RESOLUÇÃO:

DADOS:

ISÓTOPOS DO LÍTIO COM SUAS RESPECTIVAS PORCENTAGENS DE OCORRÊNCIA

3Li7 92,6% 3Li6 100 – 92,6 = 7,4%

PERGUNTA:

MASSA ATÔMICA DO ELEMENTO QUÍMICO LÍTIO?

RESPOSTA: LETRA D

2) (FEI-SP) Na natureza, encontramos em qualquer amostra de cloro os isótopos de números de massa 35 e 37. Sabendo que a massa atômica média do cloro e´ igual a 35,5u, calcule a porcentagem de cada isótopo nessa mistura.

Sugestão: Considere x a porcentagem de um deles e (100 – x) a do outro, e substitua esses dados na fórmula da média ponderada.

DADOS

35Cl Massa atômica = 35 porcentagem = X%

37Cl Massa atômica = 37 porcentagem = 100 – X%

Massa atômica média = 35,5

AGORA, BASTA APLICAR A FÓRMULA:

3550 = 35X + 3700 – 37X

Colocando os valores de X no 1º membro e os valores independentes no 2º, temos:

2X = 150, logo X = 75%

Porcentagem do 35Cl = 75% e Porcentagem do 37Cl = 25%

100.35,5 = 35X + 3700 – 37X

37X – 35X = 3700 – 3550

O que é Massa Molecular?

Massa Molecular (MM) é a soma das massas atômicas de todos os

átomos de uma substância expressas em unidades de

massa atômica(u)

Massas atômicas e massas molecularesusando a tabela periódica

Capítulo 13 – Mol

A massa de um átomo do elemento potássio é de aproximadamente 39 u.

A massa de um átomo do elemento carbono é de aproximadamente 12 u.

A massa de um átomo do elemento oxigênio é de aproximadamente 16 u.

Capítulo 13 – Mol

Na tabela periódica, encontramos o número atômico e a massa atômica dos elementos.

6

C12,0

14

Si28,1

7

N14,0

8

O16,0

16

S32,1

15

P31

Número atômico do elemento

Massa atômica do elemento (u)

Massas atômicas e massas molecularesusando a tabela periódica

Qual massa de uma molécula da substância

oxigênio ?

Qual a massa molecular da substância gás carbônico (CO2)?

O2

MM = 2 X 16,0 = 32u

MM = 2 X 16,0 + 12 = 44u

Exemplo

Qual a massa molecular da glicose ( C6H12O6)?

C 6 X 12,0 = 72,0

H 12 X 1,0 = 12,0

O 6 X 16,0 = 96,0

C6H12O6 MM = 180,0 u

Exemplo

Qual a massa molecular da Ureia ( NH2 )2CO?

N 2 X 14,0 = 28,0

H 4 X 1,0 = 4,0

C 1 X 12,0 = 12,0

( NH2 )2CO MM = 60,0 u

O 1 X 16,0 = 16,0

Massa de íons

A massa de um íon (cátion ou ânion) é igual à do

átomo neutro correspondente.

Na = 23 u; Na+ = 23 u S = 32 u; S2– = 32 u

Capítulo 13 – Mol

Massa de Substâncias Iônicas

Capítulo 13 – Mol

NaCl

Na = 23 u; Cl = 35,5 u

NaCl = 1 ∙ 23 u + 1 ∙ 35,5 u

NaCl = 58,5 u ⇒ Massa fórmula do NaCl

Em alguns textos encontramos “ massa fórmula” (do inglês formula weight) em vez de “ massa molecular”. Este termo, entretanto, não é usado no Brasil.

Uma dada massa ou volume de substância está associada a

números(extremamente grandes!) das entidades a

constituem.....

Para expressar essas

quantidades, os químicos...

Quantidade de matéria

Essas entidades podem ser moléculas, átomos ou íons

definiram a grandeza:

quantidade de matéria

Cuja unidade é o MOL

Mol é a quantidade correspondente a 6,02.1023 unidades de qualquer coisa

6,02 X 1023 unidades

1 mol de qualquer coisa

1 mol de átomos = 6,02.1023 átomos.

1 mol de moléculas = 6,02.1023 moléculas.

1 mol de íons = 6,02.1023 íons.

O conceito de mol

Quantidade de Substância ou de Matéria(Mol)

Mol é a quantidade de matéria (ou de substância) que contém tantos átomos, moléculas ou íons quantos átomos houver em exatamente de 12g Carbono - 12.

6,02 X 1023 átomos

E quantos são os átomos contidos em

12g de Carbono – 12?

Determinar o número de átomos, moléculas, íons,

elétrons, etc. contidos numa certa quantidade de matéria

Para que serve o MOL?

Converter quantidades de átomos, moléculas, íons, elétrons, etc. para a unidade usual de massa, o grama – através de relações simples;

Para que serve o MOL?

Facilitar os cálculos das quantidades de substâncias utilizadas nos processos químicos industriais.

Para que serve o MOL?

Constante ou número de de Avogadro

Fator de proporcionalidade para calcular nº de átomos, moléculas, íons, etc. numa certa quantidade de matéria

N α n N= átomos, moléculas, íons, etc

n = Quantidade de matéria(mol)

N = NA . n NA = Constante de Avogadro

NA = 6,02 1023 mol -1

Qual é o número de átomos contidos numa amostra de 5 mols de sódio?

N = n x NA

N= 5 mol X 6,02 . 1023 átomos.mol -1

N = 30,10. 1023 ou 3,010. 1024 átomos de sódio

Nº de átomos de sódio = N

VOCÊ PODE USAR UMA REGRA DE TRÊS SIMPLES

Qual é o número de átomos contidos numa amostra de 5 mols de sódio?

X = 5 . 6,O2 . 1023 = 30,10. 1023 ou

3,010. 1024 ÁTOMOS DE SÓDIO

1 MOL 6,O2 . 1023 ÁTOMOS DE SÓDIO

5 MOLS X

6,02 .1023 mol -1

6,0.1023 mol -1

Constante de Avogadro

Massa Molar

Da dimensão microscópica para

a macroscópica

Massa Molar

É a massa de um mol da substância

Massa Molar de uma substância (M):

É a Massa Molecular da

Substância expressa em gramas

Massa Molar

Unidade:

gramas/mol

Veja os exemplos

Substância Massa Molecular(u)

Massa de 6,02 . 1023 moléculas (1mol)

Massa Molar

Água(H2O) 18 18g 18 g/mol

Ácido sulfúrico(H2SO4)

98 98g 98 g/mol

EXEMPLOSEXEMPLOS

Você tem um destes dois e terá que encontrar o outro

Gramas de A Gramas de A Mols de B Mols de B

Use massa molar ( g/mol)Como um fator de conversão

Aplicação

Determine a quantidade de matéria( em mol) e o número de moléculas em 90 gramas de água.

MM H2O = 18uMassa Molar de H2O = 18g/mol

X = 5 mols de moléculas de H2O

18g de H2O 1 mol de moléculas de H2O

90 g de H2OX

N = 5 mol X 6,0.1023 moléculas.mol-1

N = 3,0 . 1024 moléculas de H2O

Qual o número de moléculas em 5 mols de H2O?

VOCÊ TAMBÉM PODE CALCULAR A QUANTIDADE DE MATÉRIA( EM MOL) UTILIZANDO A SEGUINTE

FÓRMULA

n = quantidade de matéria em mol

m = massa de substância em gramas

M = Massa molar em gramas/mol

OUTRA FORMA DE RESOLVER:

1 mol 6,0 . 1023 moléculas

5 mol y

y = 3,0 . 1024 moléculas de H2O

Qual a Massa Molar do Cálcio (Ca)?

Massa Atômica do Ca = 40u;

Massa Molar do Ca = 40g/mol

Para um elemento químico a Massa Molar é a massa

atômica expressa em gramas

Exercício

Qual a quantidade de matéria (em mol) e o número de átomos existente em 120g de Cálcio ?

Massa Atômica de Ca = 40uMassa Molar = 40g/mol

40g de Ca 1 mol de átomos de Ca

120g de Ca X mol de átomos de Ca

X= 3 mols de átomos de Ca

Qual o número de átomos de Ca em 3 mols?

3 mols de átomos de Ca

3 X 6,0.1023 =18. 1023 ou 1,8. 1024 átomos

Questão 01: São feitas as seguintes afirmações sobre o conceito de mol:I. Mol é a unidade de quantidade de substância;II. A quantidade de partículas em 1 mol pode variar a depender do tipo de entidade química;III. 2 mols de átomos de sódio contém 1,204. 1024 átomos de sódio.IV. 1 mol de átomos de sódio possui a mesma massa em gramas, que 1 mol de átomos de cálcio;V. A massa em gramas de 1 mol de átomos de oxigênio é 16g.São corretas as afirmações:

a) I e III;b) I, II e III;c) II e IV;d) I, III e V;e) III e V.

Questões

I. Afirmação correta;

II. Errado. A quantidade mol é igual para qualquer entidade química;

III. Correto. 2 mols de átomos = 2 X 6,02.1023 = 1,204.1024 átomos;

IV. 1 mol de átomos de sódio = 23g ; 1 mol de átomos de cálcio = 40g ;

V. Afirmação correta. 1 mol de átomos de oxigênio = 16g.

Resposta: D

Questão 02: (UEL-PR) Quantas vezes a massa da molécula de glicose, C6H12O6, é maior que a da molécula de água?*Consulte a tabela periódica para obter as massas atômicas.a) 2 c) 6 e) 10b) 4 d) 8

MM (C6H12O6) = 6X12 + 12X1 + 6X16 = 180

MM (H2O) = 2X1 + 1X16 = 18;

MM (Glicose)/ MM (Água) 180/18 = 10

Resposta: E

Questão 03: (CESGRANRIO-RJ) O efeito estufa é um

fenômeno de graves conseqüências climáticas que se deve a

altas concentrações de CO2 no ar. Considere que, num dado

período, uma indústria “contribuiu” para o efeito estufa,

lançando 88 toneladas de CO2 na atmosfera. O número de

moléculas do gás lançado ao ar, naquele período, foi

aproximadamente:

Dados: Massas atômicas; C= 12, O=16.

Constante de Avogadro= 6,0. 1023.

1 tonelada= 106 gramas.

a) 1030

b) 1027

c) 1026

d) 1024

e) 1023.

Veja a resolução

Dado 88 toneladas de CO2 = 88. 106 g

Pergunta: Nº de moléculas em 88 toneladas de CO2 ?

Resolução:

MM CO2 = 12 + 2(16) = 44

M CO2 = 44g/mol

Nº de moléculas = n . NA

N = 2. 106 mol X 6,0. 1023mol-1 = 12.1029 = 1,2 . 1030 moléculas.

Resposta: A

44 g 1mol

88. 106g X

X = 2. 106 mol

Questão 04: A massa molar da Sacarose é:Dados: C= 12; H=1; O=16.Fórmula da sacarose: C12H22O11

a) 180 u c) 180 g/mol

b)342 u d) 342 g/mole)340 g/mol

MM = 12(12) + 22(1) + 11(16) = 342u

M = 342g/mol

Resposta: D

Questão 05: (FEI-SP) Se a sua assinatura, escrita com grafite do lápis, pesa 1mg, o número de átomos de carbono em sua assinatura é:

Dados: C= 12.Constante de Avogadro: 6,0. 1023. 1g = 1000mg.a) 6,0. 1023 d) 5,0. 1019

b) 72,24. 1023 e) 1,2. 1022

c) 12

MA de C= 12

M = 12 g/mol

12 g ________ 6,0 . 1023 X = 6,0 .1023 . 10-3/12 = 0,5 . 1020 = 5.1019

10-3g _______ X Resposta: D

Questão 06: (UFRGS-RS) O elemento cloro apresenta massa atômica igual a 35,45 u. Esta informação significa que:

a) O átomo de cloro apresenta massa 35,45 vezes maior que a massa do átomo de hidrogênio.

b) A massa de um átomo de cloro é 35,45 vezes maior que a massa do isótopo 12 do carbono.

c) A relação entre as massas dos átomos de cloro e de carbono é 35,45 ÷ 12.

d) Qualquer átomo de cloro apresenta massa 35,45 vezes maior que 1/12 do isótopo 12 do carbono.

e) A média ponderada das massas dos isótopos do cloro é 35,45 vezes maior que 1/12 da massa do isótopo 12 do carbono.

Resposta E

Questão 07: (PUC - MG) O ácido tereftálico (C8H6O4) é utilizado na fabricação de fibras sintéticas, do tipo poliéster. A massa do oxigênio existente em 0,5 mols de moléculas desse ácido é, em gramas, igual a:

Dados: Massas molares (g/mol)C= 12; H=1; O=16.a) 8,0 c) 32,0b) 16,0 d) 48,0. e)64

1 Mol de C8H6O4 4 mols de oxigênio = 64 g

0,5 mol de C8H6O4 X

X = 0,5 . 64 = 32g Resposta C

Questão 08: (UNIFOR – CE) Um recipiente contém 2,0 mols de cloro(Cl2) gasoso. O número de moléculas desse gás é:

a) 2,4. 1023 c) 1,2. 1023 e) 2,0.b) 1,2. 1024 d) 4,0

Nº de moléculas = 2 X 6,0 .1023 = 1,2 . 1024 moléculas

Resposta: B

Questão 09: (UEPB) O número de Avogadro corresponde ao número de “espécies” (6,02. 1023 átomos, moléculas, fórmulas, íons etc.) existentes, quando a massa atômica, a massa molecular e a massa fórmula da espécie considerada são expressas em gramas. Baseado nisso, quantas moléculas existem em 0,196 Kg de ácido sulfúrico( H2SO4)? (Dados: H=1; S=32; O=16)

a) 12,04. 1023 c) 10,04.1024

b) 8,42.1024 d) 12,04.1025

e) 6,02.1024

MM (H2SO4) = 2(1) + 1(32) + 4(16) = 98

M = 98g/mol

98 g _______ 1mol

196g _____ X X = 196/98 = 2 mols

Nº = 2(6,02. 1023) = 12,04 . 1023

Resposta : A

Questão 10: (UCS - RS) Após uma partida de futebol, foi coletado 1,4kg de latinhas de alumínio no estádio. A massa molar desse metal é 27g/mol. Em valores arredondados, quantos mols de átomos desse metal foram coletados?

a) 6,02.1023 c) 13 e) 0,27.b) 1.400 d) 52

27 g de Al ____________ 1 mol

1400 g de Al _________ X

X = 1400gX 1 mol/ 27g = 51,85 ~ 52 mols

Resposta: D

RELAÇÕES IMPORTANTES

Para resolver problemas envolvendo elementos químicos

Massa molar(g) 1 mol de átomos 6,0 . 1023 átomos corresponde contém

Lembre-se o valor da Massa molar do elemento é igual ao da massa atômica, porém a unidade é g/mol

Para calcular a quantidade de matéria em mol, você pode utilizar a expressão:

n = mM

Para calcular quantidade de átomos

N = n . NA ou N = n . 6,0 . 1023

RELAÇÕES IMPORTANTES

Para resolver problemas envolvendo substâncias químicas

Massa molar(g) 1 mol de moléculas 6,0 . 1023 moléculas corresponde contém

Lembre-se o valor da Massa molar da substância é igual ao da massa molecular, porém a unidade é g/mol

Para calcular a quantidade de matéria em mol, você pode utilizar a expressão:

n = mM

Para calcular quantidade de moléculas

N = n . NA ou N = n . 6,0 . 1023

Exercício complementar:

RESOLUÇÃODADOS DO PROBLEMA:

Massa de ácido acetilsalicílico( C9H8O4) = 90mg

Conversão da massa de mg para g

X = 90. 1O-3 g

12) (Unicamp-SP) Um medicamento contém 90 mg de ácido acetil-salicílico (C9H8O4) por comprimido.Quantas moléculas dessa substância há em cada comprimido? (Número de Avogadro = 6,0 · 1023 mol–1; massas atômicas relativas: C = 12, O = 16, H = 1).

PERGUNTA:

Número de moléculas de ácido acetilsalicílico( C9H8O4) por comprimido

MM de C9H8O4 = 9(12) + 8(1) + 4(16) = 180

180g _______ 6,0 . 1023 moléculas

90. 10-3g _______ X (moléculas)

X = 9. 10-3 . 6,0 . 1023 180

X = 3.1020 MOLÉCULAS

M = 180g/mol

Qual a massa em gramas de uma molécula de hidrogênio?

Dados:

Massa atômica do H = 1

Constante de Avogadro: 6,0. 1023 mol -1

Resolução

Como a substância hidrogênio é formada por moléculas de H2

MM H2 = 1.2 = 2

M H2 = 2g/mol

2g de H2 6,0. 1023 moléculas de H2

X(g) 1 molécula de H2

X =

2

6,0. 1023

gX = 3,3 . 10 –24 g

8) (Vunesp-SP) O mercúrio, na forma iônica, é tóxico porque inibe certas enzimas. Uma amostra de 25 gramas de atum de uma grande remessa foi analisada e constatou-se que continha 2,1 · 10–7 mol de Hg2+.Considerando-se que os alimentos com conteúdo de mercúrio acima de 0,50 · 10–3 gramas por quilograma de alimento não podem ser comercializados, demonstre se a remessa de atum deve ou não ser confiscada.(Massa atômica do Hg = 200)

EXERCÍCIOS PROPOSTOS

RESOLUÇÃO

Limite da quantidade de íons Hg2+ por Kg de alimento

0,50. 10-3 g de Hg2+ / Kg de alimento

Remessa de atum analisada:

25 g de atum contém 2,1 . 10 –7 mol de Hg2+

Linha de raciocínio:

Determinar a massa de íons Hg2+ em 2,1 . 10 –7 mol de Hg2+

Calcular a massa de Hg2+ por quilo de atum na remessa analisada e comparar com o limite

MA do Hg = 200 M = 200 g/mol

1mol de Hg 2+ 200g

2,1 . 10 –7 mol de Hg2+ X

420. 10 –7 = 4,2. 10 –5 g de Hg2+

25g de atum 4,2. 10 –5 g de íons Hg2+

103g de atum Y1,68. 10-3g de Hg2+

Limite

0,50.10-3 g de Hg2+ / Kg de atum

A amostra deve ser confiscada

9) (Fuvest-SP) Linus Pauling, prêmio Nobel de Química e da Paz,

faleceu recentemente aos 93 anos. Era um ferrenho defensor das

propriedades

terapêuticas da vitamina C. Ingeria diariamente cerca de 2,1 · 10–2 mol

dessa vitamina. Dose diária recomendada de vitamina:

(C6H8O6) ---------------------------------- 62 mg

Quantas vezes, aproximadamente, a dose ingerida por Pauling é

maior que a recomendada?

(Dados: H = 1, C = 12, O = 16)

Exercício proposto 10

Dados:

2,1. 10-2 mol de vitamina C

MM C6H8O6 = 6.(12) + 1.(8) + 6.(16) = 72 + 8 + 96 = 176

M C6H8O6 = 176g/mol

Dose diária de vitamina C recomendada: 62 mg

Cálculo da massa de vitamina C correspondente a 2,1. 10-2 mol:

1 mol ---------- 176g

2,1. 10-2 mol --------- X

X = 3,7g

3700mg

62mg= 59,67 = 60 vezes

Bom, por hoje acabou!

Espero que tenham gostado da aula.

Um abraço do Prof. Augusto Sérgio