Massas atômicas, moleculares e molares (slides)

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Sebastião Junior T. Vasconcelos 
Professor de Química do IFCE
Mestre em Físico-química
Apaixonado pelo que faz!
Se a matéria é feita de átomos, como determinar a massas
dessas entidades?
PROPOSIÇÕES DO MODELO DE DALTON
✓ Átomos são indivisíveis e indestrutíveis
✓ Os átomos se combinam em proporções
fixas e inteiras
✓ Nas reações químicas os átomos
permanecem inalterados
✓ Átomos de um mesmo elemento possuem
propriedades iguais e mesma massaJohn Dalton (1766-1844)
INTRODUÇÃO
𝑚𝑂2
𝑚𝐻2
= 16
O PRINCÍPIO
Amedeo Avogadro 
(1776-1856)
PRINCÍPIO DOS VOLUME EQUIVAENTES DE AMEDEO 
AVOGADRO (1811)
H2O2
mesmos p, T e V
Volumes iguais de quaisquer gases nas
mesmas condições de temperatura e pressão
possuem o mesmo número de moléculas
𝑚𝐵𝑟2
𝑚𝐻𝑒
= 40
EXEMPLO
Amedeo Avogadro 
(1776-1856)
PRINCÍPIO DOS VOLUME EQUIVAENTES DE AMEDEO 
AVOGADRO (1811)
HeBr2
A massa de uma molécula de Br2 é 40 vezes
maior que a massa de uma molécula de He.
Então, um único átomo de Br é 20 vezes
maior que a massa de um átomo de He.
De fato:
mesmos p, T e V
𝑚𝑎𝑠𝑠𝑎
𝑐𝑎𝑟𝑔𝑎
= 𝑀
+
ESPECTROMETRIA DE MASSAS
Técnica desenvolvida na década de 1910 e popularizou-se na
segunda metade do século passado.
Princípio: criar íons de átomos ou moléculas de massa M no
estado gasoso com razão
e submeter estes íons a um forte
campo magnético e separá-los por
sua massa.
Espectrômetro de 
massas
ESPECTROMETRIA DE MASSAS
Esquema do equipamento
ESPECTROMETRIA DE MASSAS
ESPECTROMETRIA DE MASSAS
ESPECTROMETRIA DE MASSAS
Espectro de massas do Ne
MASSAS ATÔMICAS
Atualmente, as massas atômicas são calculadas com base na
composição isotópica dos elementos. Sua unidade é o u (unidade
de massa atômica), onde:
1 u =
1
12
massa do 6
12𝐶 = 1,660538921x10-27 kg ≈ massa do próton
MASSAS ATÔMICAS
Problema 1: Calcule a massa atômica do elemento Ne,
levando em conta a composição isotópica indicada em seu
espectro de massas.
Resolução: O espectro de massas indica:
90,9% de 20Ne
0,3% de 21Ne
8,8% de 22Ne
MASSAS ATÔMICAS
Problema 1: Calcule a massa atômica do elemento Ne,
levando em conta a composição isotópica indicada em seu
espectro de massas.
90,9% de 20Ne
0,3% de 21Ne
8,8% de 22Ne
M =
90,9 𝑥 20𝑢 + 0,3 𝑥 21𝑢 + 8,8 𝑥 22𝑢
100
ou
M = 0,909 𝑥 20𝑢 + 0,003 𝑥 21𝑢 + 0,088 𝑥 22𝑢 ou
M = 20,179𝑢
MASSAS ATÔMICAS
Problema 2: Determine a composição isotópica do lítio,
sabendo que existem dois isótopos naturais significativos:
6Li e 7Li.
Resolução:
Adotando A = percentual de 6Li e B = percentual de 7Li, temos:
6,94𝑢 =
𝐴 𝑥 6𝑢 + 𝐵 𝑥 7𝑢
100
𝐴 + 𝐵 = 100
6,94𝑢 =
(100 − 𝐵) 𝑥 6𝑢 + 𝐵 𝑥 7𝑢
100
694𝑢 = 600𝑢 − 6𝐵 + 7𝐵 ⇒ 𝐵 = 94 𝐴 = 100 − 94 = 6
94% 𝑑𝑒 𝑖𝑠ó𝑡𝑜𝑝𝑜𝑠 7𝐿𝑖 𝑒 6% 𝑑𝑒 𝑖𝑠ó𝑡𝑜𝑝𝑜𝑠 6𝐿𝑖
𝐴 = 100 − 𝐵
MASSAS MOLECULARES
Massa molecular (usado para moléculas) ou massa de
compostos (usado para qualquer composto) é a soma das
massas atômicas de todos os átomos constituintes do composto.
Seja calcular a massa molecular da cafeína (C8H10N4O2)
𝑀 = 8 𝑥 12,011𝑢 + 10 𝑥 1,008𝑢 + 4 𝑥 14,007𝑢 + 2 𝑥 15,999𝑢
𝑀 = 194,194𝑢
MASSAS MOLARES (MM)
Massa molar (MM) é a massa de um mol de qualquer
substância.
Antes, vejamos o que é o mol.
MOL
É a unidade da grandeza quantidade de matéria. Foi a última
grandeza do Sistema Internacional de unidades (SI), em 1960.
É a unidade usada para a quantificação de partículas e entidades
elementares.
Avogadro deduziu a existência de uma constante fundamental no
cálculo de entidades elementares, chamada de constante de
Avogadro (NA).
MOL
1 NA = nº partículas presentes na massa em gramas
numericamente igual à massa molecular ou atômica de uma
substância.
194,194g de 
cafeína
M = 194,194u
H2
2,016g de 
hidrogênio
M = 2,016u
18,015g de 
água
M = 18,015u
1 mol 1 mol 1 mol
MASSAS MOLARES (MM)
Massa molar = massa de 1 mol de partículas. É
numericamente igual a massa molecular, porém, sua unidade
é g/mol.
A massa molar exata de qualquer substância possui sempre o
mesmo número de partículas, que é igual a NA. Mas, quantas
partículas são?
H2
MOL
O valor de NA só foi determinado com precisão no século XX,
sobretudo, após o surgimento da espectrometria de massas.
Em 1960 foi incluído no SI a seguinte definição para mol:
Mol é a unidade da grandeza quantidade de
matéria. Mol é a quantidade de substância
de um sistema que contém tantas
entidades elementares quantos átomos em
exatamente 0,012kg de 12C.
Em outras palavras: 1 mol = 1 NA de
partículas.
NA = 6,0221415 x 10
23 mol-1
MOL
Em 2018, uma definição de mol passou a vigorar.
Mol é a unidade da grandeza quantidade de matéria. Mol é a
quantidade de substância que é igual ao valor da constante
de Avogadro (NA).
NA = 6,02214076 x 10
23 mol-1 (exatamente). 
O SI foi reformulado em
novembro de 2018. As
unidades quilograma, ampère,
kelvin e mol foram
redefinidas. Pesquise mais
sobre isso.
MOL
Para efetuar cálculos envolvendo massa e mol, pode-se usar a
seguinte relação:
𝒏 =
𝒎
𝑴𝑴
onde n é o número de mols da substância,
m é a massa (em g) da substância
MM é a massa molar (em g/mol) da substância
MOL
𝒏 =
𝒎
𝑴𝑴
Resolução
a)Usando a relação:
Problema 3: Estima-se que numa xícara de café preto exista
100 mg de cafeína. Sabendo disto, calcule:
a) O número de mols de cafeína numa xícara de café
b) O número de moléculas desta substância
Temos:
𝑛 =
0,100𝑔
194,194 𝑔/𝑚𝑜𝑙
= 5,15 𝑥 10−4 𝑚𝑜𝑙
MOL
Resolução
b) O número de moléculas será
Problema 3: Estima-se que numa xícara de café preto exista
100 mg de cafeína. Sabendo disto, calcule:
a) O número de mols de cafeína numa xícara de café
b) O número de moléculas desta substância
1 mol --------------- 6,022 x 1023
5,15 x 10-4 -------- x
x = 3,10 x 1020 moléculas.
MOL
Resolução
Total de átomos de C no etanol → Total de isótopos 14C no
etanol
MM (etanol) = 2 x 12,01 + 6 x 1,008 + 15,999 = 46,067 g/mol
24,02 %C =
24,02
46,067
= 0,521 = 52,1%
Problema 4: O percentual do isótopo 14C presente no
elemento carbono é de aproximadamente 1%. Estime o
número de mols e o número de isótopos de 14C presentes em
5g de etanol (C2H6O) puro.
MOL
Então:
Massa do carbono em 5g de etanol:
0,521 x 5g = 2,607 g
Problema 4: O percentual do isótopo 14C presente no
elemento carbono é de aproximadamente 1%. Estime o
número de mols e o número de isótopos de 14C presentes em
5g de etanol (C2H6O) puro.
𝒏 =
𝟐, 𝟔𝟎𝟕𝒈
𝟏𝟐, 𝟎𝟏𝒈/𝒎𝒐𝒍
= 𝟎, 𝟐𝟏𝟕𝒎𝒐𝒍
Como apenas 1% são 14C, o número de mols deste isótopos será
0,00217 mol
MOL
Já o número de isótopos será:
Problema 4: O percentual do isótopo 14C presente no
elemento carbono é de aproximadamente 1%. Estime o
número de mols e o número de isótopos de 14C presentes em
5g de etanol (C2H6O) puro.
0,00217mol x 6,022 x 1023 isótopos.mol-1
= 1,306 x 1021 isótopos
Obrigado e até a 
próxima!