Quantidade de Substância
Vanessa Figueiredo Março 2012
Sete Grandezas Fundamentais do SI(1)
Grandeza Física
Símbolo da Grandeza
Unidade base
Símbolo da Unidade
m
quilograma
kg
Comprimento
l
metro
m
Tempo
t
segundo
s
Intensidade de corrente elétrica
I
ampere
A
Temperatura (termodinâmica)
T
kelvin
K
Quantidade de Substância
n
mole
mol
Intensidade luminosa
Iv
candela
cd
Massa
(1)
Fonte: Housecroft, C. E., & Constable, E. C. (2010). Chemistry: An introduction to Organic, Inorganic and Physical Chamistry (4th Edition). Pearson Education Limited.
Vanessa Figueiredo Março 2012
Sete Grandezas Fundamentais do SI(1)
Grandeza Física
Símbolo da Grandeza
Unidade base
Símbolo da Unidade
m
quilograma
kg
Comprimento
l
metro
m
Tempo
t
segundo
s
Intensidade de corrente elétrica
I
ampere
A
Temperatura (termodinâmica)
T
kelvin
K
Quantidade de Substância
n
mole
mol
Intensidade luminosa
Iv
candela
cd
Massa
(1)
Fonte: Housecroft, C. E., & Constable, E. C. (2010). Chemistry: An introduction to Organic, Inorganic and Physical Chamistry (4th Edition). Pearson Education Limited.
Vanessa Figueiredo Março 2012
Quantidade de Substância
A unidade de quantidade de substância mole é caracterizada,
como a quantidade de substância que contém tantas unidades elementares
(átomos, moléculas ou outras partículas) como os átomos existentes em
1,2 x 10-2 kg (12 g) de carbono-12.(1)
1 mole de carbono-12 tem aproximadamente 6,022 x 1023 mol-1
átomos deste elemento
1 dúzia de ovos
1 mole de moléculas de H2
1 mole de átomos de Xe
(1)
Fonte: Chang, R. (1994). Química (5ª edição). Lisboa: McGraw-Hill.
contém 6,022 x 1023 moléculas de H2
contém 6,022 x 1023 átomos de Xe
Vanessa Figueiredo Março 2012
Quantidade de Substância
6,022 x 1023 é um número extensíssimo
Quantidade de pipocas necessárias para cobrir a superfície dos
Estados Unidos numa profundidade de 14,5 km(1)
Número de latas de refrigerante que empilhadas numa
camada uniforme, cobririam a superfície da Terra numa
profundidade de 320 km1 (1)
Número de copos de água
contidos no oceano Pacífico(1)
No entanto, 1 mole de moléculas de água é
aproximadamente a quantidade de água
num pequeno tubo de ensaio
(1)
Fonte: Bryson, B. (2010). Breve História de Quase Tudo (12ª Edição). Lisboa: Bertrand Editora.
Vanessa Figueiredo Março 2012
Quantidade de Substância
Quantidade de substância (mol)
N
nº de entidades (N)
nL
Constante de Avogadro
6,022 x 1023 mol-1
O número de entidades (N) presentes numa amostra é proporcional à
quantidade de substância respetiva (n), sendo a constante de proporcionalidade
a constante de Avogadro (L)*
(1)
Fonte: Martins et al. (2003). Programa de Física e Química A 11º ou 12º ano do Curso científico-Humanístico de Ciência e Tecnologias. Lisboa: Ministério da Educação.
Vanessa Figueiredo Março 2012
Exercício
Na atmosfera o oxigénio encontra-se na sua forma
molecular (O2). Quantas moléculas de oxigénio existem em
1mole de O2 ?(1)
3,01 x 1023
6,02 x 1023
9,03 x 1023
12,04 x 1023
Correto
Existem 6,02 x 1023 moléculas de oxigénio (O2) em 1 mole de moléculas de O2.
(1)
Fonte: Bangladesh Arsenic Poisonong Scenario. Retirado em fevereiro de https://oli.web.cmu.edu.
Vanessa Figueiredo Março 2012
Exercício
Quantos átomos de oxigénio (O) existem em 1 mole de
moléculas O2? (1)
3,01 x 1023
6,02 x 1023
9,03 x 1023
12,04 x 1023
Correto
Existem 6,02 x 1023 moléculas de oxigénio (O2) em 1 mole de moléculas de O2.
Uma vez que cada molécula de O2 tem 2 átomos de oxigénio, então existem
2 x (6,02 x 1023).
(1)
Fonte: Bangladesh Arsenic Poisonong Scenario. Retirado em fevereiro de https://oli.web.cmu.edu.
Vanessa Figueiredo Março 2012
Exercício
Qual das substâncias tem maior número de moléculas,
1 mole de O2 ou 1 mole de CO2? (1)
1 mole de O2
1 mole de CO2
têm igual nº de moléculas
a informação disponível não é suficiente para responder
Correto
1 mole de moléculas de oxigénio (O2) tem 6,02 x 1023 moléculas de O2
e 1 mole de moléculas de CO2 tem 6,02 x 1023 moléculas de CO2
(1)
Fonte: Bangladesh Arsenic Poisonong Scenario. Retirado em fevereiro de https://oli.web.cmu.edu.
Vanessa Figueiredo Março 2012
Exercício
Qual das substâncias tem maior massa,
1 mole de moléculas de O2 ou 1 mole de moléculas de CO2? (1)
1 mole de O2
1 mole de CO2
têm igual nº de moléculas
a informação disponível não é suficiente para responder
Correto
1 molécula de CO2 tem maior massa do que 1 molécula de O2. Ambas
são constituídas por dois átomos de O, mas a molécula de CO2, também
é constituída por um átomo de C. Uma vez que 1 molécula de CO2 tem
maior massa do que 1 molécula de O2, então uma 1 mole de CO2 tem
maior massa do que 1 mole de CO2.
(1)
Fonte: Bangladesh Arsenic Poisonong Scenario. Retirado em fevereiro de https://oli.web.cmu.edu.
Vanessa Figueiredo Março 2012
Massa Molar
MASSA
MOLAR
Gramas de substância / Moles de substância
Escala Macroscópica
(onde vivemos)
Gramas de substância
(1)
Fonte: Bangladesh Arsenic Poisonong Scenario. Retirado em fevereiro de https://oli.web.cmu.edu.
Escala Atómica
(onde as reações químicas ocorrem)
Nº de moléculas em mole
p. ex. : molalidade (mol l-1)
Vanessa Figueiredo Março 2012
Massa Molar
MASSA
MOLAR
Gramas de substância / Moles de substância
Escala Macroscópica
(onde vivemos)
Gramas de substância
(1)
Fonte: Bangladesh Arsenic Poisonong Scenario. Retirado em fevereiro de https://oli.web.cmu.edu.
Escala Atómica
(onde as reações químicas ocorrem)
Nº de moléculas em mole
p. ex. : molalidade (mol l-1)
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Massa Molar
Uma mole de átomos de carbono-12 tem uma massa de exatamente 12 g e
contém 6,022 x 1023 átomos.
Esta massa é a massa molar do carbono-12 pois é a massa de uma mole de
átomos desse isótopo.(1)
Quantidade de substância (mol)
m
massa de uma dada amostra (g)
(1)
Fonte: Chang, R. (1994). Química (5ª edição). Lisboa: McGraw-Hill.
nM
Massa molar (g mol-1)
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Massa Molar
Exercício
O hélio (He) é um gás útil, usado na indústria, na investigação de baixas
temperaturas, no mergulho de profundidade e no enchimento de balões.
Quantas mole de hélio existem em 6,46 g de He?(1)
Resolução
Ar (He) = 4,003 u então M (He) = 4,003 g mol-1
6,46 g de He = n x (4,003 g mol-1)
logo,
n = 1,61 mol de He
(1)
Fonte: Housecroft, C. E., & Constable, E. C. (2010). Chemistry: An introduction to Organic, Inorganic and Physical Chamistry (4th Edition). Pearson Education Limited.
Vanessa Figueiredo Março 2012
Grau de Pureza
Vanessa Figueiredo Março 2012
Grau de Pureza
Na realidade, o giz que utilizamos não contem
apenas carbonato de cálcio. É um material e
não uma substância: para além do CaCO3,
contém impurezas.
100% de pureza é, na prática, uma percentagem ideal.
Se olharmos para os rótulos dos reagentes que temos no laboratório nem os
de mais elevado grau de pureza são 100% puros.
(1)
Fonte: Martins et al. (2003). Programa de Física e Química A 11º ou 12º ano do Curso científico-Humanístico de Ciência e Tecnologias. Lisboa: Ministério da Educação.
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Exercício
Determinem o número de mole de CaCO3 que necessitaram para
escrever os vossos nomes no quadro, pressupondo que o grau de pureza
do giz que utilizaram é de 65%.
Vanessa Figueiredo Março 2012
Aspetos Quantitativos
das Reações Químicas
Vanessa Figueiredo Março 2012
Uma equação química expressa simbolicamente as transformações
químicas (reações químicas)
Equação Química
Aspetos qualitativos - identifica os reagentes e os produtos
que fazem parte da mistura reacional
Aspetos quantitativos - indica a proporção em que os
reagentes e produtos reagem e se formam
* livro
Vanessa Figueiredo Março 2012
Lei da conservação de massa
Numa reação química, em sistema fechado, existe a mesma massa antes, depois e
durante a reação. Não há criação nem destruição de átomos.(1)
Terá de haver o mesmo número de cada
tipo de átomos em ambos os lados da
equação - acertar a equação
Atenção
Quando se acerta uma equação é muito
importante não esquecer que não se pode
alterar a fórmula química dos compostos.
As únicas alterações que podem ser feitas é a
adição de coeficientes estequiométricos em
frente à formula do composto. (2)
(1)
(2)
Fonte: Robertson, W. C. et al. (2003). Stop Faking It! More Chemistry Basics. Arlington,Virginia: NSTA Press.
Fonte: Chang, R. (1994). Química (5ª edição). Lisboa: McGraw-Hill.
* chang
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Exercício(1)
O primeiro passo na preparação industrial de ácido nítrico (HNO3), um importante
produto químico usado no fabrico de fertilizantes, medicamentos e outras
substâncias, envolve a reação entre o amoníaco e o oxigénio gasoso para formar
óxido nítrico (NO) e água.
Escreva a equação acertada para esta reação.*
(1)
Fonte: Martins et al. (2003). Programa de Física e Química A 11º ou 12º ano do Curso científico-Humanístico de Ciência e Tecnologias. Lisboa: Ministério da Educação.
Vanessa Figueiredo Março 2012
Resolução
1º Equação química não acertada:
N H 3 + O 2 ➞ N O + H 2O
2º Contar o número de átomos de cada elemento presentes nos reagentes e nos
produtos de reação:
Elementos
N
H
O
Reagente
1
3
2
Produtos
1
2
2
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Resolução
1º Equação química não acertada:
N H 3 + O 2 ➞ N O + H 2O
2º Contar o número de átomos de cada elemento presentes nos reagentes e nos
produtos de reação:
Elementos
N
H
O
Reagente
1
2x
3
2
Produtos
1
3x 2
2
3º Acerta os átomos de H, colocando coeficientes estequiométricos antes de NH3 e
de H2O de modo a que o número de átomos de H em cada lado da equação seja o
mesmo:
2NH3 + O2 ➞ NO + 3H2O
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Resolução
4º Contar o número de átomos de cada elemento presentes nos reagentes e nos
produtos de reação:
Elementos
N
H
O
Reagente
2
6
2
Produtos
1
6
4
Vanessa Figueiredo Março 2012
Resolução
4º Contar o número de átomos de cada elemento presentes nos reagentes e nos
produtos de reação:
Elementos
N
H
O
Reagente
2
6
2
Produtos
2x 1
6
4
5º Acerta os átomos de N
2NH3 + O2 ➞ 2NO + 3H2O
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Resolução
6º Contar o número de átomos de cada elemento presentes nos reagentes e nos
produtos de reação:
Elementos
N
H
O
Reagente
2
6
2
Produtos
2
6
5
Vanessa Figueiredo Março 2012
Resolução
6º Contar o número de átomos de cada elemento presentes nos reagentes e nos
produtos de reação:
Elementos
N
H
O
Reagente
2
6
5/2 x 2
Produtos
2
6
5
7º Acerta os átomos de O - existem 2 átomos de O nos reagentes e 5 nos
produtos - colocamos o coeficiente 5/2 antes do O2:
2x
( 2NH3 + 5/2O2 ➞ 2NO + 3H2O )
8º Para evitar o uso de frações, multiplicamos toda a equação por 2 de modo a
obter:
4NH3 + 5O2 ➞ 4NO + 6H2O
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