Prévia do material em texto
1. Unidade de massa atômica (u) ● Por serem partículas muito pequenas, átomos e moléculas precisam de uma unidade de medida diferente das que conhecemos habitualmente (ex: grama, quilograma, tonelada etc.) ● Para facilitar a pesagem destas partículas, criou-se um novo padrão de pesagem a partir de um átomo. O padrão escolhido foi: o isótopo de carbono-12 (átomo que possui 6 prótons e 6 nêutrons em seu núcleo) ● Considerou-se esse átomo com massa 12 (igual seu número de massa) e separou-se uma fração correspondente a da sua 112 massa para ser usada como unidade de medida das massas atômicas e moleculares Exemplo: Fonte: Feltre (2004) 2 2. Massa atômica ● É a massa do átomo medida em unidades de massa atômica (u). Ou seja, representa quantas vezes o átomo estudado é maior que da massa de um átomo do carbono-12112 Observação: massa atômica é diferente de número de massa massa atômica = unidade de medida em u. Geralmente é um número fracionado número de massa = soma do número de prótons de nêutrons (A = p + n) 2.1. Massa atômica dos elementos químicos ● A maioria dos elementos são encontrados na natureza como mistura de isótopos ● Para determinar a massa atômica de um elemento químico, realiza-se uma média ponderada entre as massas atômicas de todos os isótopos naturais desse elemento com as respectivas porcentagens desses isótopos na natureza Exemplo: A massa do carbono encontrado na natureza é composta por 98,9% de 12C e de 1,1% de 13C. As massas desses isótopos são 12u e 13u, respectivamente. Assim, a massa atômica do carbono corresponde a: 12 u98,9 + 1,1 (98,9) • (12 u) + (1,1) • (13 u) ≃ 3. Massa molecular ● Massa da molécula medida em unidades de massa atômica (u) ● A massa molecular é estabelecida pela soma da massa atômica dos átomos presentes na molécula Exemplo: H2SO4 = 2 ∙ (1,0 u) + 32 u + 4 ∙ (16 u) = 98 u 3 4. Mol ● A partir do conhecimento do conceito de massa atômica, compreendemos que é impossível pesar numa balança comum apenas um átomo ou molécula. Assim, foi criada uma medida que possibilitasse pesar, a partir de uma certa quantidade, átomos e moléculas em gramas. ● Portanto, mol é a quantidade de matéria que contém tantos objetos (átomos, moléculas, íons etc.) quantos números de átomos em exatamente 12g de carbono-12 Exemplo: Fonte: Feltre (2004) ● A partir de diversos estudos, foi possível determinar esse número N em um valor que se aproxima a 6,02 ∙ 1023 partículas/mol. Esse valor foi denominado de constante de Avogadro. Observação: Ao utilizar o mol é necessário especificar quais partículas estão sendo referidas. Exemplo: 1 mol de moléculas contém 6,02 ∙ 1023 moléculas 1 mol de átomos contém 6,02 ∙ 1023 átomos 1 mol de íons contém 6,02 ∙ 1023 íons 5. Massa molar (M) ● É a massa, em gramas, de um mol do elemento estudado Exemplo: Um átomo de 12C possui massa atômica de 12 u, enquanto um átomo de 24Mg tem massa de 24 u, ou seja, duas 4 vezes maior. Partindo do princípio que um mol apresenta sempre o mesmo número de moléculas (6,02 ∙ 1023), um mol de 24Mg deve ter massa duas vezes maior que um mol de 12C. ● A massa molar (g/mol) de uma substância é sempre numericamente igual a sua massa atômica (u) Exemplo: 1 molécula de H2O → 18 u 1 mol de H2O (6,02 ∙ 1023 moléculas) → 18g 6. Volume molar (VM) ● Volume molar corresponde ao volume ocupado por 1 mol de determinado gás. ● Nas condições normais de temperatura e pressão (CNTP) - ou seja, a 0°C e 1atm – o volume molar de qualquer gás é 22,4 L/mol Observação: Este valor não pode ser aplicado para substâncias no estado líquido ou sólido. 7. Fórmulas químicas ● As fórmulas químicas são utilizadas para representar a molécula de certa substância. Apresentando os elementos envolvidos e suas respectivas quantidades. Exemplo: H2O apresenta 2 átomos de hidrogênio e 1 átomo de oxigênio. 7.1. Cálculo da fórmula centesimal ● No cálculo da fórmula centesimal, usa-se a porcentagem em massa de cada elemento presente na molécula Exemplo: O CH4 (metano) possui 75% de carbono e 25% de hidrogênio. Ou seja, a cada 100g de metano há 75g de carbono e 25g de hidrogênio 5 ● A proporção entre os elementos na molécula é sempre constante 7.2. Cálculo da fórmula mínima ● Na fórmula mínima é representada a quantidade de átomos de cada elemento da substância com números inteiros e na menor proporção possível Exemplo: fórmula molecular: H2O2 fórmula mínima: HO ● Nem sempre essa simplificação é possível Exemplo: fórmula molecular: H2SO4 fórmula mínima: H2SO4 ● A fórmula mínima serve como uma etapa intermediária para o cálculo da fórmula molecular 7.3. Cálculo da fórmula molecular ● Diferente da fórmula mínima, na fórmula molecular é representada a quantidade exata de átomos de cada elemento formador da substância ● Para determinar a fórmula molecular é necessário primeiramente encontrar a fórmula mínima e depois multiplicá-la por n (número inteiro encontrado a partir da razão entre massa molar da substância e a massa da fórmula mínima) Exemplo: (PUC – SP) O ácido ascórbico, vitamina C, é um composto orgânico de massa molar 176 g/mol. Se uma amostra de 8,8g de ácido ascórbico possui 3,6g de carbono, 4,8g de oxigênio e 0,4g de hidrogênio, a fórmula desse composto é: 6 1 mol de carbono ______________ 12g x mols de carbono ______________ 3,6g x mols de carbono = 0,3 mol 1 mol de oxigênio _______________ 16g x mols de oxigênio _______________ 4,8g x mols de oxigênio = 0,3 mol 1 mol de hidrogênio ___________ 1g x mols de hidrogênio ___________ 0,4g x mols de oxigênio = 0,4 mol - a fórmula mínima do composto é: C0,3H0,4O0,3 - para descobrir a fórmula molecular basta multiplicar a fórmula mínima por n n = (massa molar) (massa da f .mínima) n = = 208,8 176 - fórmula molecular = (C0,3H0,4O0,3)20 = C6H8O6 7 EXERCÍCIOS DE FIXAÇÃO 1. Considerando a massa atômica do flúor igual a 19 u, são feitas as seguintes afirmações. Coloque V nas consideradas verdadeiras e F nas falsas. a) ( ) Um átomo de flúor pesa 19g. b) ( ) Um átomo de flúor pesa 19 u c) ( ) um átomo de flúor pesa 19 vezes mais que o átomo de C12 d) ( ) Um átomo de flúor pesa 19 vezes mais que 1/12 da massa do C12 e) ( ) Um átomo de flúor pesa 1,6 vezes mais que um átomo de qualquer carbono 2. (ENEM 2012) Aspartame é um edulcorante artificial (adoçante dietético) que apresenta potencial adoçante 200 vezes maior que o açúcar comum, permitindo seu uso em pequenas quantidades. Muito usado pela indústria alimentícia, principalmente nos refrigerantes diet, tem valor energético que corresponde a 4 calorias/grama. É contraindicado a portadores de fenilcetonúria, uma doença genética rara que provoca o acúmulo da fenilalanina no organismo, causando retardo mental. O IDA (índice diário aceitável) desse adoçanteé 40 mg/kg de massa corpórea. Com base nas informações do texto, a quantidade máxima recomendada de aspartame, em mol, que uma pessoa de 70 kg de massa corporal pode ingerir por dia é mais próxima de: (Dado: massa molar do aspartame = 294 g/mol) 8 a) 1,3 ∙ 10−4 b) 9,5 ∙ 10−3 c) 4 ∙ 10−2 d) 2,6 e) 823 3. (UCS-RS) Submetida a um tratamento médico, uma pessoa ingeriu um comprimido contendo 45 mg de ácido acetilsalicílico (C9H8O4). Considerando a massa molar do C9H8O4 180 g/mol, e o número de Avogadro 6,0 ∙ 1023, é correto afirmar que o número de moléculas da substância ingerida é: a) 1,5 ∙ 1020 b) 2,4 ∙ 1023 c) 3,4 ∙ 1023 d) 4,5 ∙ 1020 e) 6,0 ∙ 1023 4. (EEM - SP) De um cilindro contendo 640 mg de gás metano (CH4) foram retiradas 12,04 ∙ 1024 moléculas. Quantos mols de metano restaram no cilindro? (massas atômicas: H = 1; C = 12; constante de Avogadro = 6,02 ∙ 1023) a) 0,036 mol b) 0,038 mol c) 0,040 mol d) 0,042 mol e) 0,045 mol 9 5. (Vunesp - SP) Uma amostra do hormônio feminino estradiol, de fórmula molecular C18H24O2, contém 3,0 ∙ 1020 átomos de hidrogênio. O número de átomos de carbono existentes na mesma massa de estradiol é: a) 1,8 ∙ 1020 b) 2,25 ∙ 1020 c) 3,0 ∙ 1020 d) 2,4 ∙ 1023 e) 6,0 ∙ 1018 6. (FGV - SP) Uma determinada substância apresenta, em massa, 43,4% de sódio, 11,3% de carbono e 45,3% de oxigênio. Sua fórmula molecular será: a) Na2CO b) Na2CO4 c) Na2C2O5 d) Na2CO3 e) Na2C2O7 7. (Mack - SP) 86,8 g de X reagem completamente com 112g de Y, formando um composto cuja fórmula mínima é: [Dadas massas molares (g/mol): X = 31 e Y = 16] a) X2Y11 b) X2Y5 c) X2Y d) X3Y7 e) X5Y2 10 8. (PUC-Campinas-SP) Em 0,5 mol de quinina, substância utilizada no tratamento da malária, há 120 g de carbono, 12 g de hidrogênio, 1,0 mol de átomos de nitrogênio e 1,0 mol de átomos de oxigênio. Pode-se concluir que a fórmula molecular da quinina é: a) C20H12N2O2 b) C20H24N2O2 c) C10H12NO d) C10H6N2O2 e) C5H6NO 9. (Unicamp-SP) Sabe-se que 1,0 mol de um composto contém 72 g de carbono (C), 12 mols de átomos de hidrogênio (H) e 12 # 10 23 átomos de oxigênio (O). Admitindo o valor da constante de Avogadro como sendo 6,0 ∙ 1023 mol-1 e com base na Classificação Periódica dos Elementos, escreva: a) a fórmula molecular do composto; b) a fórmula mínima do composto. 10. (EEM-SP) O sulfato de ferro II hidratado (FeSO4 ∙ xH2O), quando aquecido a cerca de 120 °C, perde 45,3% de sua massa (dados: H % 1; O % 16; S % 32; Fe % 56). Quantas são as moléculas de água de cristalização no sal hidratado? 11 GABARITO 1. FVFVF 2. B 3. A 4. B 5. B 6. D 7. D 8. B 9. a) C6H12O2 b) C3H6O 10. 7 moléculas fórmula molecular = FeSO4 ∙ 7H2O 12 BIBLIOGRAFIA - FELTRE, Ricardo. Química geral: vol. 1. 6ª.ed. São Paulo: Moderna, 2004. 13