Física e Química A º ANO FICHA DE APOIO N.º 3 TEMA: MOLE, MASSA MOLAR E VOLUME MOLAR I A mole Quando estamos a estudar uma porção de matéria, seja ela no estado sólido, líquido ou gasoso, eiste 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: Constante de Avogadro N A 6,0 3 partículas Grandeza Massa (m) Unidade SI Quilograma Grandeza substância (n) Unidade SI Mole Símbolo mol Então: 1 mol é a quantidade de substância que contém o número de Avogrado de partículas correspondentes à sua fórmula química substância 1 mol corresponde Número de partículas 6,0 3 partículas Se a quantidade de substância for diferente de 1 mol: substância n mol corresponde Número de partículas n 6,0 3 partículas
Vejamos alguns eemplos: substância N.º de moléculas? átomos/iões N.º de átomos? 1 mol de O 6,0 3 mol de O 6,0 3 3,5 mol de O 3,5 6,0 3 3,5 mol de átomos de O 1 mol de H O 6,0 3 mol de átomos de H + 1 mol de átomos de O 3,5 6,0 3 6,0 3 de H + 6,0 3 de O 3 mol de He - 3 mol de átomos de He 3 6,0 3 Como podes ver, a partir dos eemplos, o número de partículas (N) que eiste numa certa quantidade de substância é dado pela epressão: N.º de partículas n. de moles constante de Avogadro N n N A II A massa molar Massa molar de uma substância é a massa de 1 mol dessa substância, representando-se por M e sendo epressa em g/mol. A massa molar de um elemento é epressa 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 epressa pelo mesmo número que a sua massa molecular relativa. Massa molar de um elemento A r (C) 1,01 A r (Ne) 0,18 A r (H) 1,01 M(C) 1,01 g/mol M(Ne) 0,18 g/mol M(H) 1,01 g/mol Massa molar de uma substância molecular M r (H ) 1,01,0 M r (CO ) 1,01 + 16,00 18,0 M r (NH 3 ) 14,01 + 3 1,01 17,04 M(H ),0 g/mol M(CO ) 18,0 g/mol M(NH 3 ) 17,04 g/mol Para fazer cálculos que envolvam massa e quantidade química pode recorrer-se à definição de massa molar ou usar a epressão: m M logo n m n M em que: n quantidade química (em mol) m massa (em g) M massa molar (em g/mol)
III Volume molar Volume molar de uma substância é o volume ocupado por 1 mol dessa substância, representando-se por V m e eprimindo-se, normalmente, em dm 3 /mol. Para as substâncias no estado gasoso, Avogadro postulou que: Lei de Avogadro Volumes iguais de gases, medidos nas mesmas condições de pressão e temperatura, são constituídos por igual número de entidades estruturais Nas condições normais de pressão e temperatura (P 1 atm e T 0 ºC) verifica-se que: V m (gás),4 dm 3 PTN PTN H He CO 1 mol de moléculas de H 6,0 3 moléculas,4 dm 3 m,0 g 1 mol de átomos de He 6,0 3 átomos,4 dm 3 m 4,00 g 1 mol de moléculas de CO 6,0 3 moléculas,4 dm 3 m 44,01 g Relaciona-se o volume (V) de qualquer quantidade de substância (n) com o volume molar (V m ) através da epressão: Em condições PTN ter-se-á: V n V m V n,4 PTN
Eercícios resolvidos 1.. São dadas 3 moles de dióido de carbono (CO ). 1.1. Indica o número de moles de átomos de carbono e de oigénio que eistem em três moles de moléculas de dióido de carbono. Cada molécula de CO é formada por um átomo de carbono e dois átomos de oigénio; também uma mole de moléculas de CO contém 1 mole de átomos de C (carbono) e moles de átomos de O (oigénio). Assim: 1 mol moléculas CO 1 mol átomos C e 1 mol moléculas CO mol átomos O 3 mol átomos C 6 mol átomos de O R: Em 3 mol (de moléculas) de SO eistem 3 mol de átomos de carbono e 6 mol de átomos de oigénio. 1.. Determina o número de moléculas de dióido de carbono que eistem nas três moles de CO. Se 1 mol de moléculas são 6,0 3 moléculas, então 3 moles serão: 1mol moléculas CO 6,0 3 moléculas CO 3 6,0 3 1.807 4 moléculas CO Também podemos resolver a questão utilizando a fórmula N n N A N 3 6,0 3 1,087 4 moléculas R: Eistem 1,087 4 moléculas de CO em três moles de CO. 1.3. Indica o número de átomos de carbono e de oigénio que eistem nessa quantidade. Eistem 3 moles de átomos de C e 6 mol de átomos de O em 3 mol de CO (alínea a). Então: 1mol átomos de C 3 mol átomos de C 3 6,0 átomos de C e 1.807 4 átomos de C N 6 6,0 3 átomos de O 3,613 4 átomos de O R: Em 3 mol de CO eistem 1,807 4 átomos de carbono e 3,613 4 átomos de oigénio... Qual é a quantidade de substância contida em 0 moléculas de água (H O)? 1º processo º processo 1 mol moléculas H O 6,0 6,0 0 3 moléculas H moléculas H O 0 3 0,00017 mol moléculas H O O 0 moléculas n 0,00017mol 6,0 3
R: 0 moléculas de água correspondem a 1,7-4 mol de água. 3.. Determina: 3.1. a massa de 3,5 mol de oigénio gasoso (O ). M(O ) 16,0 3,0 g/mol logo uma mol de O tem de massa 3,0 g 1º processo º processo 1 mol O 3,5 mol O 3,5 3,0 11,0g 3,0 g m n M 3,5 3,0 11,0 g R: 3,5 mol de oigénio possuem a massa de 11,0 g. 3.. a quantidade de substância correspondente a,3 g de ácido nítrico (HNO 3 ). M (HNO 3 ) 1,0 + 14,0 + 16,0 3 63,0 g/mol Uma mole de moléculas de HNO 3 possui a massa de 63,0 g 1º processo º processo 1 mol de moléculas HNO,3 1 0,163 mol de moléculas HNO 63,0 3 63,0 g,3 g 3,3 n 0,163 mol 63,0 R: A quantidade de substância correspondente a,3 g de HNO 3 é 0,163 mol. 3.3. o número de átomos de potássio (K) que têm a massa de 0,5 g. M(K) 39,1 g/mol, isto é, 1 mol de átomos de potássio (que são 6,0 3 átomos de potássio) têm de massa 39,1 g. 6,0 3 átomos de potássio têm a massa de 39,1 g 6,0 3 átomos K 0,5 6,0 3 3,16 3átomos K 39,1 g 0,5 g 39,1 R: 3,16 3 átomos de potássio têm de massa 0,5 g. 3.4. a massa de,0 1 moléculas de água (H O). M(H O) 1,0 + 16,0 18,0 g/mol; isto significa que 1 mol (de moléculas) de água que são 6,0 3 moléculas têm de massa 18,0 g. 6,0 3 moléculas de água têm a massa de 18,0 g 3 6,0 moléculas H O,0 1 moléculas H O 18,0 g R:,0 1 moléculas de água têm de massa 0,0598 g. 1,0 18,0 0,0598 g 3 6,0