Moysés Sander_33O_ Exp n 3_ Contando átomos e moléculas

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PONTÍFICIA UNIVERSIDADE CATÓLICA DO RIO DE JANEIRO 
 
 
 
 
 
 
MOYSÉS LIMA SANDER 
 
 
 
 
 
 
ESTUDO QUANTITATIVO DO CÁLCULO DE MASSA 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
RIO DE JANEIRO-RJ 
2021 
MOYSÉS LIMA SANDER 
TURMA:33O 
MATRÍCULA:2111509 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
ESTUDO QUANTITATIVO DO CÁLCULO DE MASSA 
 
 
Professor: Omar Ginoble Pandoli 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Rio de Janeiro-RJ 
2021 
RESUMO 
A química possui diferentes vertentes para o embasamento científico seja ela por uma 
análise qualitativa quanto quantitativa. O estudo da matéria constitui em duas 
análises, o mundo microscópico, os átomos e suas propriedades e o mundo 
macroscópico para reações químicas em larga escala. O conceito de quantidade de 
matéria e a quantidade de átomos tem o intuito de unir esses dois mundos, pelo 
conceito de que um elemento não é só formado por uma molécula elementar, mas sim 
por uma constante numérica de moléculas, que foi classificada como constante de 
Avogadro. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
LISTA DE ILUSTRAÇÕES 
Figura 1 - Experimento de determinação da constante de Avogadro .......................... 9 
Figura 2 - Cálculos de determinação da constante de Avogadro .............................. 10 
Figura 3 - Pepita de Ouro .......................................................................................... 11 
Figura 4 - Pepita de Cromo ....................................................................................... 11 
Figura 5 - Pepita de Prata ......................................................................................... 12 
Figura 6 - Pedaços de Irídio ...................................................................................... 12 
Figura 7 - Gálio estado sólido .................................................................................... 13 
Figura 8 - Pepita de Platina ....................................................................................... 13 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
LISTA DE TABELAS 
Tabela 1 - Massas atómicas - Cannizzaro .................................................................. 8 
Tabela 2 - Relação de metais e massas ................................................................... 13 
Tabela 3 - Relação da quantidade de matéria dos metais ........................................ 14 
Tabela 4 - Quantidade de átomo dos metais............................................................. 15 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
SUMÁRIO 
 
1. INTRODUÇÃO ...................................................................................................... 7 
1.1. Hipóteses de Avogadro ..................................................................................... 7 
1.2. Conceito de Mol ................................................................................................. 8 
2. REFERENCIAL TEÓRICO ................................................................................... 9 
2.1. Determinação da constante de Avogadro ......................................................... 9 
2.2. Amostras de metais ......................................................................................... 10 
2.2.1. Ouro (Au) .................................................................................................. 10 
2.2.2. Cromo (Cr) ................................................................................................ 11 
2.2.3. Prata (Ag) .................................................................................................. 11 
2.2.4. Irídio (Ir) .................................................................................................... 12 
2.2.5. Gálio (Ga) ................................................................................................. 12 
2.2.6. Platina (Pl) ................................................................................................ 13 
3. Cálculo da quantidade de matéria e quantidade de átomos dos metais ............. 14 
4. Concentração em quantidade de matéria ........................................................... 15 
5. CONCLUSÃO ..................................................................................................... 16 
BIBLIOGRAFIA ......................................................................................................... 17 
 
 
 
 
 
 
 
 
7 
 
 
1. INTRODUÇÃO 
O estudo do atomismo contribuiu para a compreensão do mundo microscópico, 
em como ele é constituído, sendo o átomo composto de partículas subatômica. 
Entretanto, um elemento não é só composto de um único átomo, mas sim 
aglomerados de átomos, que posteriormente foi chamado de moléculas. 
1.1. Hipóteses de Avogadro 
Amedeo Avogadro (1776-1856), italiano, foi um advogado e químico, foi 
responsável por conciliar as ideias de John Dalton (1766-1846), físico e químico, 
encarregado por criar em 1803 a primeira teoria atômica moderna e por Joseph Louis 
Gay-Lussac (1778-1850), físico e químico, criador da lei de Gay Lussac-volumes de 
combinação (1809), consistia em que os gases formam compostos entre si, a partir 
de proporções definidas, na qual são representadas em fórmulas. Em 1811, Avogadro 
havia criado duas hipóteses relacionando os conceitos dos dois químicos. 
A primeira hipótese, o número de moléculas integrantes num gás qualquer, é 
sempre o mesmo a volumes iguais, ou apresentam a mesma proporcionalidade aos 
volumes. A segunda hipótese, um gás não é formado de uma molécula elementar, 
átomo, e sim formado por uma certa quantidade de moléculas elementares, que são 
unidas por atração para formação de uma única molécula. Ademais, moléculas dessas 
substâncias quando combinadas entre si para formação de um composto, a molécula 
resultante que se formará deveria se quebrar em duas partes iguais. 
Entretanto, por Avogadro não pertencer a nenhuma comunidade ativa de 
química, suas hipóteses não foram aprovadas e refutadas. Apenas em 1860, foi 
reunido um congresso em Karlsruhe na Alemanha com o intuito de esclarecer e 
discutir as palavras e símbolos no âmbito cientifico. Stanislao Cannizzaro (1826-
1910), um membro do conselho redescobriu as ideias de Avogadro a respeito das 
moléculas diatômicas. Cannizzaro compilou uma tabela de massas atômicas e 
apresentou na conferência de Karlsruhe. Conforme segue a tabela 1: 
8 
 
Tabela 1 - Massas atómicas - Cannizzaro 
 
 
Cannizzaro, demonstrou que as ideias de Avogadro não apenas estavam 
corretas na determinação das massas atômicas das moléculas, mas também a de 
seus átomos que a constituem. 
1.2. Conceito de Mol 
Quantidade de matéria ou mais usualmente chamado de mol foi introduzido 
pela primeira vez por Wilhelm Ostwald (1853-1932) em 1900, na qual denomina 
inicialmente à unidade individual de massa, foi apresentada essa terminologia com o 
intuito de abordar de uma visão diferente a relação à teoria atômico-molecular. A 
definição de mol na concepção de Ostwald, consistiria como o “peso normal ou 
molecular de uma substância expresso em gramas”. Apenas em 1971, o conceito de 
mol foi remodelado, e pertence até o momento. O conceito atual de mol foi 
apresentado por Silva e Rocha-Filho (1995), o mol é representado como unidade de 
base do Sistema Internacional (SI) para grandeza quantidade de matéria. 
 
 
9 
 
2. REFERENCIAL TEÓRICO 
O referencial teórico será apresentado seguindo os seguintes tópicos: Determinação 
da constante de Avogadro, Amostras de metais, Cálculo da quantidade de matéria e 
a quantidade de átomos, Concentração do Cloreto de Sódio. 
2.1. Determinação da constante de Avogadro 
A constante de Avogadro é muito utilizada na química quantitativa para 
determinação da quantidade de átomos ou moléculas de uma molécula elementar,ou 
de um composto molecular. Jean Perrin (1870-1942) foi o cientista a estimar um valor 
mais próximo da constante de Avogadro, publicando seu artigo em 1909 fazendo 
menção ao próprio Avogadro em manuscrito. 
Estimar a constante de Avogadro, consiste na realização da eletrólise da água 
conforme a ilustra a figura 1. 
 
Figura 1 - Experimento de determinação da constante de Avogadro 
 
 
 As seringas devem ser preenchidas com a solução eletrolítica e colocadas no 
frasco contendo a solução. As seringas devem passar por um processo de extração a 
vácuo para não ter formação de bolhas de ar. O circuito é 
ligado e, no mesmo instante, o cronômetro disparado. Quando o volume de hidrogênio 
completar 5,0 mL, deve-se ler o tempo e desligar o circuito. O valor da corrente deve 
ficar entre 30 mA e 100 mA. Para ajustá-la, caso necessário, várias modificações 
podem ser feitas na montagem, como, por exemplo, na concentração da solução, no 
tamanho da parte exposta do eletrodo, na distância entre eles etc. A ponta do eletrodo 
10 
 
que fica no interior da seringa deve ficar totalmente submersa ao término da 
experiência. 
 Os cálculos realizados durante os experimentos estão todos ilustrados 
conforme a figura 2: 
Figura 2 - Cálculos de determinação da constante de Avogadro 
 
 
2.2. Amostras de metais 
2.2.1. Ouro (Au) 
O ouro é um alocado como metal de transição na tabela periódica, com um número 
atômico, z=79 e com uma massa molar aproximada de 196,97 g.mol-1. A figura 3 irá 
representar o ouro em formato de pepita: 
11 
 
Figura 3 - Pepita de Ouro 
 
 
A massa encontrada da amostra de ouro usando o Virtual Lab foi de 51,0616g. O 
cálculo da quantidade de matéria será feito utilizando a equação 1: 
2.2.2. Cromo (Cr) 
Cromo pertence ao grupo dos metais de transição e possui um número atômico, z=24 
e uma massa molar sendo, mm=51, 996g.mol-1, é um elemento muito utilizado nas 
reações catalíticas, sendo usado no composto de dicromato potássio. 
A amostra de cromo é ilustrada na figura 4: 
Figura 4 - Pepita de Cromo 
 
 
2.2.3. Prata (Ag) 
A prata é um ótimo antibacteriano, muito utilizado nas eras medievais para 
conservação da água e do vinho. A prata também pertence aos metais de transição 
com um número atômico, z=47 e uma massa molecular, mm=107,87. 
12 
 
Figura 5 - Pepita de Prata 
 
2.2.4. Irídio (Ir) 
O isótopo do irídio é muito utilizado no âmbito medico para tratamento de câncer por 
braquiterapia e usado em radiografia gama. 
O irídio pertence ao grupo de metais de transição e um número atômico, z=77, com 
uma massa molecular, mm=192, 22g.mol-1. 
Figura 6 - Pedaços de Irídio 
 
2.2.5. Gálio (Ga) 
O gálio é um elemento metálico que em temperatura ambiente apresenta em seu 
estado líquido. É encontrado como elemento traço no carvão, bauxita (Al2O3) e outros 
minerais. Sendo usado em tecnologia de semicondutores e como componente de 
várias ligas de fusão. Sua composição química, possui um número atômico, z=31, e 
uma massa molecular, mm=69, 723g.mol-1. 
13 
 
Figura 7 - Gálio estado sólido 
 
2.2.6. Platina (Pl) 
A platina é um metal nobre bastante escasso na crosta terrestre, seu custo está ligado 
à sua aparência, durabilidade e utilidade. A maior parte da platina no mundo está 
armazenada em jazidas de minérios da África do Sul, da Rússia e do Canadá. A maior 
parte do uso da platina é através de ser um excelente catalisador para reações 
químicas. Seu número atômico, z=78, e sua massa molécula, mm=195,08. 
Figura 8 - Pepita de Platina 
 
 
A tabela 2 fornece todas as pesagens realizadas durante o experimento utilizando o 
Virtual Lab, conforme ilustra a seguir: 
 
Tabela 2 - Relação de metais e massas 
Metais Massas experimentais(g) 
Ouro (Au) 51,0616g 
14 
 
Cromo (Cr) 19,6231g 
Prata (Ag) 28,8776g 
Irídio (Ir) 54,3541g 
Gálio (Ga) 17,7412g 
Platina (Pl) 58,3899g 
 
3. Cálculo da quantidade de matéria e quantidade de átomos dos metais 
A quantidade de matéria ou só conhecido como apenas mol, foi primeiramente 
introduzida por Wilhelm Ostwald (1853-1932). A equação da quantidade de matéria é 
representada pela equação. 
 η=
𝑚
𝑚𝑚
 (1) 
Na qual η, m e mm são, respectivamente, quantidade de matéria, massa e a 
massa molecular. 
A tabela 3 irá informar a quantidade de matéria de todos os metais até então 
apresentados: 
Tabela 3 - Relação da quantidade de matéria dos metais 
Metais Quantidade de matéria (g.mol-1) 
Ouro (Au) 0,25924 g.mol-1 
Cromo (Cr) 0,37740 g.mol-1 
Prata (Ag) 0,26771 g.mol-1 
Irídio (Ir) 0,28277 g.mol-1 
Gálio (Ga) 0,25445 g.mol-1 
Platina (Pl) 0,29931 g.mol-1 
 
A quantidade de átomos advém da constante de Avogadro, na qual dita a 
quantidade de moléculas ou átomos de uma molécula elementar, ou de um 
composto molecular. Sua determinação é a partir de uma proporcionalidade de 
massa. 
15 
 
 Qntd. Átomos = 6,0221.1023. η (2) 
 
Em que 6.0221.1023 é a constante de Avogadro e η é a quantidade de matéria de um 
material. A quantidade de átomos é diretamente proporcional a quantidade de 
matéria da molécula elementar. 
A tabela 4 fornecerá a quantidade de átomos de todos os metais estudados ao longo 
da análise. 
Tabela 4 - Quantidade de átomo dos metais 
Metais Quantidade de átomos (Átomos) 
Ouro (Au) 1,5612.1023 átomos 
Cromo (Cr) 2,2727.1023 átomos 
Prata (Ag) 1,6122.1023 átomos 
Irídio (Ir) 1,7029.1023 átomos 
Gálio (Ga) 1,5323.1023 átomos 
Platina (Pl) 1,80245.1023 átomos 
 
4. Concentração em quantidade de matéria 
É a razão entre a quantidade de matéria do soluto(nsoluto) e o volume da solução (v), 
expresso em litros. Antigamente, esta unidade de concentração era denominada como 
molaridade ou concentração molar. Atualmente, a International Union of Pure and 
Applied Chemistry (IUPAC), renomeou o termo para uma notação mais correta. A 
equação da concentração em quantidade de matéria é dada: 
 𝐶 =
𝑛
𝑉
 (3) 
Em que C, n e V são respectivamente, a concentração, quantidade de matéria e o 
volume da solução. 
Dado uma amostra de cloreto de sódio (NaCl), na qual possui uma massa, 
m=0,1977g, em uma solução de 2L. Sua concentração em quantidade de matéria 
será conforme a equação 3: 
 C=3,383.10-3 (4) 
 
16 
 
5. CONCLUSÃO 
O estudo quantitativo da química é fundamental para mensurar e quantificar a matéria, 
seja ela por diferentes grandezas como, quantidade de matéria, quantidade de átomos 
ou moléculas. A experiência de pesagem dos metais foi realizada pelo auxílio do 
Virtual Lab. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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BIBLIOGRAFIA 
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https://lqes.iqm.unicamp.br/canal_cientifico/pontos_vista/pontos_vista_artigos_opinia
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Franco, Sandra; Freitas Reis, Ivoni. A grandeza “Quantidade de Matéria” e sua 
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Minas Gerais. Disponível em:< http://www.eneq2016.ufsc.br/anais/resumos/R0153-
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https://www.portalsaofrancisco.com.br/biografias/amedeo-avogadro>. Acesso em: 03 
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Cheung, Noé. Gay-Lussac, Joseph Louis (1778-1850). Disponível em:< 
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Melnikov, Petr; Malzac, Augustin; De Barros Coelho, Marlene. O gálio e a patologia 
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Acesso em: 05 de maio 2021. 
Azom. Platinum Fact Sheet. Disponível em:< 
https://www.azom.com/article.aspx?ArticleID=1238>. Acesso em:05 de maio 2021 
UFPR. PREPARO DE SOLUÇÕES. Disponível em:< 
http://www.quimica.ufpr.br/fmatsumo/antigo/2011_CQ092_PreparacaoDeSolucoes_
Pratica2.pdf>. Acesso em:05 de maio 2021