química10: massa e tamanho do átomo
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Química10Massa e tamanho dos átomos
Raquel Antunes
Massa e tamanho dos átomos
I. Ordens de grandeza e Escalas de comprimento
II. Dimensões à escala atómica
III. Massa isotópica e Massa atómica relativa média
IV. Quantidade de matéria e Massa Molar
V. Fração molar e Fração mássica
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Ordens de grandeza e escala de comprimento
› Notação Científica
Altura do ser humano 170 cm= 1,7 × 10−2m
Tamanho da célula de pele 7µm = 7 × 10−6m
Átomo de berílio 120pm = 1,2 × 10−10m
y x 10p
em que 1 ≤ y < 10 e p é um número inteiro, positivo ou negativo.
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› Ordem de grandeza
Altura do ser humano 1,7 × 10−2m; OG= 10−2
Tamanho da célula de pele 7 × 10−6m; OG= 10−5
Átomo de berílio 1,2 × 10−10m; OG= 10−10
Ordens de grandeza e escala de comprimento
y x 10p
em que: y < 3,16 10p ; y > 3,16 10p+1
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Ordens de grandeza e escala de comprimento
› Múltiplos e Submúltiplos
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Múltiplos Submúltiplos
Nome do prefixo
Símbolo do prefixo
Fatormultiplicador
Nome do prefixo
Símbolo do prefixo
Fator multiplicador
giga G 109 micro µ 10-6
mega M 106 nano n 10-9
quilo k 103 pico p 10-12
mili m 10-3
Ordens de grandeza e escala de comprimento
› Nanotecnologia
A nanotecnologia estuda a manipulação da matéria à escalamolecular e atómica. Pequenas mudanças na estrutura damatéria, de tamanho nanométrico, acarretam significativasmudanças nas suas caraterísticas químicas e físicas criandonovos materiais.
Aplicações: sensores, células solares na área Aerospacial; filmesultrafinos em TIC; tecidos artificiais em Medicina; Energia;sensores, ecomateriais em Transporte e Ambiente.
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Dimensões à escala atómica
›ÁtomoO átomo é constituído por um núcleo (nucleões= protões e neutrões) e por um espaço grande e vazio onde se movimentam os eletrões.
O átomo é uma partícula neutra. Quando cede eletrões transforma-se num catião (ião de carga positiva); quando recebe eletrões forma-se num anião (ião de carga negativa)
A massa do átomo é aproximada à massa dos nucleões. A massa do protão é semelhante ao do neutrão enquanto que a massa do eletrão é cerca de 1000x inferior.
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Massa isotópica e Massa atómica relativa média
› Representação do átomo/ião
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Carga elétrica
Número de
massa
Número atómico
Símbolo químico
Massa isotópica e Massa atómica relativa média
› Número Atómico e Massa Atómica
1022𝑁𝑒= 10 protões, 10 eletrões, 22-10=12 neutrões;
1634𝑆2−= 16 protões, 16+2=18 eletrões, 34-16=18 neutrões;
1327𝐴𝑙3+= 13 protões, 13-3=10 eletrões, 27-13 neutrões.
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Número Atómico (Z)= número de protões
Número de massa (A)= número de neutrões + Z
Massa isotópica e Massa atómica relativa média
› Massa Atómica relativa média
– Pela massa dos isótopos:
– Por referência:
Ar(N)=14 significa que, em média a massa do átomo de azoto
é 14x superior a1
12da massa do átomo carbono- 12.
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Ar(X)= 𝐴𝑟(𝑋𝑖) × %𝑋𝑖
100
Xi- isótopo de X; %- abundância
› Isótopos
Isótopos são átomos com o mesmo número atómico, masdiferente número de massa.
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Massa isotópica e Massa atómica relativa média
Massa isotópica e Massa atómica relativa média
› Exemplo:
1. Massa atómica relativa
Ar(Si)=29,973770 × 3,0921+28,976495 × 4,6858 + 27,976927 × 92,2232
100= 28,085%
2. Interpretar a proximidade do valor da massa atómica relativa do Si com o valor da massa isotópica do Si-28.
A massa atómica relativa é mais próxima da massa do isótopo Si-28 porque o seuvalor resulta da média ponderada dos isótopos, tendo maior contributo a massado isótopo mais abundante (Si-28).
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Isótopo Massa Isotópica Abundância Relativa %30𝑆𝑖 29,973770 3,0921
29𝑆𝑖 28,976495 4,6858
28𝑆𝑖 27,976927 92,2232
Massa isotópica e Massa atómica relativa média
› Massa Molecular relativa
› M(𝐻2𝑂2) = 2 × 1 + 2 × 16 = 34
M(𝐻2𝑂2) = 34 significa que, em média a massa da molécula de
𝐻2𝑂2 é 34x superior a1
12da massa do átomo carbono- 12.
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M(𝐴𝛼𝐵𝛽𝐶𝛾)=α × 𝐴𝑟 𝐴 + 𝛽 × 𝐴𝑟 𝐵 + 𝛾 × 𝐴𝑟(𝐶)
Quantidade de matéria e Massa molar
› Quantidade de matéria (mol)
É a porção de uma entidade que contém um número departículas igual ao número de átomos existentes em 12g doisótopo de carbono-12.
› Número de Avogadro
Numero de partículas existentes numa mol
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𝑵𝑨 =6,022 x 1023
Quantidade de matéria e Massa molar
› Número de partículas
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𝑁𝐴 =𝑵
𝒏
𝑁 = 𝑛 × 𝑁𝐴
N-número de partículas; n-quantidade de matéria (mol); 𝑁𝐴-
número de Avogadro (mol-1)
Quantidade de matéria e Massa molar
› Massa Molar (g/mol)
Massa de uma mol de substância
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𝑀 =𝑚
𝑛
M(𝐴𝛼𝐵𝛽𝐶𝛾)=α × 𝐴𝑟 𝐴 + 𝛽 × 𝐴𝑟 𝐵 + 𝛾 × 𝐴𝑟(𝐶)
Quantidade de matéria e Massa molar
› Exemplo
Em 18 g de água existem 6,022 x 1023 moléculas de água.
1. Indique qual é o número de moléculas de água que existe em 36 g de água.
18g de água ----- 6,022 x 1023 moléculas de água
36g de água ----- x
6,022 x 1023×3618
= 12,046 x 1023 moléculas de água
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2. Determine o número de átomos que existe em 36 g de água.
𝑀 𝐻2𝑂 = 2 × 1 + 16 = 18 𝑔/𝑚𝑜𝑙
𝑛 =36
18= 2𝑚𝑜𝑙
𝑁 = 2 × 6,022 x 1023 = 1,2044 x 1024 moléculas de água
1 molécula de água ----- 3 átomos
1,2044 x 1024 moléculas de água ----- x
x= 3, 64x1024 átomos
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3. Determine o número de átomos de H e O que existe em 36 g de água.
1 molécula de água ----- 2 átomos de H
1,2044 x 1024 moléculas de água ----- x
x= 2,4088x1024 átomos de H
1 molécula de água ----- 1 átomo de O
1,2044 x 1024 moléculas de água ----- x
X= 1,2044 x 1024 átomos de O
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4. Um copo contém 0,0100 mol de cloreto de magnésio (𝑀𝑔𝐶𝑙2). Quantos iões existem no copo?
1 molécula de 𝑀𝑔𝐶𝑙2 tem 1 ião de 𝑀𝑔2+ e 2 iões de 𝐶𝑙−.
n(𝑀𝑔2+ )=n(𝑀𝑔𝐶𝑙2)=0,0100 moln(𝐶𝑙−)=2×n(𝑀𝑔𝐶𝑙2)=0,0200 mol
N(𝑀𝑔2+) = 0,0100 × 6,022 x 1023 = 6,02 x 1021 iões.
N(𝐶𝑙−) = 0,0200 × 6,022 x 1023 = 1,20 x 1022 iões.
N(total)= 6,02 x 1021 + 1,20 x 1022= 1,80 x 1022 iões.
Fração Molar e Mássica
› Fração Molar numa mistura
› Fração Mássica numa mistura
A fração mássica pode vir em percentagem 21
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1. De 28,87 g de uma amostra de ar, 6,72g são de oxigénio, 𝑂2 . Considere que o ar da amostra é constituído apenas por oxigénio e nitrogénio, 𝑁2.
a) Determine a fração molar de cada componente na amostra de ar.
𝑀 𝑂2 = 2 × 16 = 32 𝑔/𝑚𝑜𝑙 𝑀 𝑁2 = 2 × 14 = 28 𝑔/𝑚𝑜𝑙
𝑛(𝑂2)=6,72
32= 0,21𝑚𝑜𝑙 𝑛(𝑁2)=
(28,87−6,72)
28= 0,79𝑚𝑜𝑙
𝑥𝑂2 =0,21
0,21+0,79= 0,21 𝑥𝑁2 =
0,79
0,21+0,79= 0,79
b) Determine a fração mássica de cada componente na amostra de ar.
𝑤𝑂2 =6,72
28,78= 0,23 𝑤𝑁2 =
28,78−6,72
28,78= 0,77
c) Determine a percentagem mássica de azoto
𝑤𝑁2 =28,78−6,72
28,78= 0,77 ×100=77%
Fração Molar e Mássica
› Fração Molar em 𝑨𝜶𝑩𝜷𝑪𝜸
› Fração Mássica em 𝑨𝜶𝑩𝜷𝑪𝜸
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𝑥𝐴 =𝛼
𝛼 + 𝛽 + 𝛾
𝑤𝐴 =𝛼×𝐴𝑟(𝐴)
𝑀𝑟(𝐴𝛼𝐵𝛽𝐶𝛾)×(𝛼 + 𝛽 + 𝛾)
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1. Segundo o butano de fórmula química 𝐶4𝐻10.a) Determina fração mássica de C e H neste hidrocarboneto.
Ar(C)=12 Ar(H)=1
M(𝐶4𝐻10)= 4×12+10×1= 58
𝑤𝐶 =4×12
58× 14 = 11,59 𝑤𝐻 =
10×1
58× 14 = 2,4
11,59+ 2,4= 13,99
b) Determina a fração molar de C e H no mesmo hidrocarboneto
𝑥𝐶 =4
4+10= 0,29 𝑥𝐻 =
10
4+10= 0,71
0,29+ 0,71= 1
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