Vanessa Figueiredo Março 2012
Quantidade de Substância
Vanessa Figueiredo Março 2012(1) Fonte: Housecroft, C. E., & Constable, E. C. (2010). Chemistry: An introduction to Organic, Inorganic and Physical Chamistry (4th Edition). Pearson Education Limited.
Sete Grandezas Fundamentais do SI(1)
Grandeza Física Símbolo da Grandeza Unidade base Símbolo da Unidade
Massa 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
Vanessa Figueiredo Março 2012(1) Fonte: Housecroft, C. E., & Constable, E. C. (2010). Chemistry: An introduction to Organic, Inorganic and Physical Chamistry (4th Edition). Pearson Education Limited.
Grandeza Física Símbolo da Grandeza Unidade base Símbolo da Unidade
Massa 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
Sete Grandezas Fundamentais do SI(1)
Vanessa Figueiredo Março 2012
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) Fonte: Chang, R. (1994). Química (5ª edição). Lisboa: McGraw-Hill.
1 mole de moléculas de H2contém 6,022 x 1023 moléculas de H2
1 mole de átomos de Xecontém 6,022 x 1023 átomos de Xe
1 dúzia de ovos
Quantidade de Substância
Vanessa Figueiredo Março 2012
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)
6,022 x 1023 é um número extensíssimo
(1) Fonte: Bryson, B. (2010). Breve História de Quase Tudo (12ª Edição). Lisboa: Bertrand Editora.
No entanto, 1 mole de moléculas de água é aproximadamente a quantidade de água num pequeno tubo de ensaio
Quantidade de Substância
Vanessa Figueiredo Março 2012
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)*
Constante de Avogadro 6,022 x 1023 mol-1
N
Quantidade de substância (mol)
nº de entidades (N)
Quantidade de Substância
(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.
n L
Vanessa Figueiredo Março 2012
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
(1) Fonte: Bangladesh Arsenic Poisonong Scenario. Retirado em fevereiro de https://oli.web.cmu.edu.
Correto
Existem 6,02 x 1023 moléculas de oxigénio (O2) em 1 mole de moléculas de O2.
Exercício
Vanessa Figueiredo Março 2012
Quantos átomos de oxigénio (O) existem em 1 mole de moléculas O2? (1)
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).
3,01 x 1023
6,02 x 1023
9,03 x 1023
12,04 x 1023
(1) Fonte: Bangladesh Arsenic Poisonong Scenario. Retirado em fevereiro de https://oli.web.cmu.edu.
Exercício
Vanessa Figueiredo Março 2012
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.
Exercício
Vanessa Figueiredo Março 2012
Qual das substâncias tem maior massa, 1 mole de moléculas de O2 ou 1 mole de moléculas de CO2? (1)
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 mole de O2
1 mole de CO2
têm igual nº de moléculas
a informação disponível não é suficiente para responder
(1) Fonte: Bangladesh Arsenic Poisonong Scenario. Retirado em fevereiro de https://oli.web.cmu.edu.
Exercício
Vanessa Figueiredo Março 2012
Massa Molar
Escala Macroscópica(onde vivemos)
Escala Atómica (onde as reações químicas ocorrem)
Gramas de substância Nº de moléculas em molep. ex. : molalidade (mol l-1)
Gramas de substância / Moles de substância
(1) Fonte: Bangladesh Arsenic Poisonong Scenario. Retirado em fevereiro de https://oli.web.cmu.edu.
MASSAMOLAR
Vanessa Figueiredo Março 2012
Massa Molar
Escala Macroscópica(onde vivemos)
Escala Atómica (onde as reações químicas ocorrem)
Gramas de substância Nº de moléculas em molep. ex. : molalidade (mol l-1)
Gramas de substância / Moles de substância
(1) Fonte: Bangladesh Arsenic Poisonong Scenario. Retirado em fevereiro de https://oli.web.cmu.edu.
MASSAMOLAR
Vanessa Figueiredo Março 2012
Massa molar (g mol-1)
Quantidade de substância (mol)
massa de uma dada amostra (g)
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)
(1) Fonte: Chang, R. (1994). Química (5ª edição). Lisboa: McGraw-Hill.
Massa Molar
m n M
Vanessa Figueiredo Março 2012
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)
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)
(1) Fonte: Housecroft, C. E., & Constable, E. C. (2010). Chemistry: An introduction to Organic, Inorganic and Physical Chamistry (4th Edition). Pearson Education Limited.
Exercício
Resolução
Massa Molar
logo,
n = 1,61 mol de He
Vanessa Figueiredo Março 2012
Grau de Pureza
Vanessa Figueiredo Março 2012
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.
Grau de Pureza
Vanessa Figueiredo Março 2012
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%.
Exercício
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
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)
* chang(1) Fonte: Robertson, W. C. et al. (2003). Stop Faking It! More Chemistry Basics. Arlington, Virginia: NSTA Press.(2) Fonte: Chang, R. (1994). Química (5ª edição). Lisboa: McGraw-Hill.
Atenção
Vanessa Figueiredo Março 2012
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.
Exercício(1)
Vanessa Figueiredo Março 2012
Elementos Reagente Produtos
N
H
O
1º Equação química não acertada:
2º Contar o número de átomos de cada elemento presentes nos reagentes e nos produtos de reação:
Resolução
NH3 + O2 ➞ NO + H2O
1 13 22 2
Vanessa Figueiredo Março 2012
Elementos Reagente Produtos
N
H
O
1º Equação química não acertada:
2º Contar o número de átomos de cada elemento presentes nos reagentes e nos produtos de reação:
Resolução
NH3 + O2 ➞ NO + H2O
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
2 x 3 x
1 13 22 2
Vanessa Figueiredo Março 2012
Elementos Reagente Produtos
N
H
O
Resolução
4º Contar o número de átomos de cada elemento presentes nos reagentes e nos produtos de reação:
2 16 62 4
Vanessa Figueiredo Março 2012
Elementos Reagente Produtos
N
H
O
5º Acerta os átomos de N
Resolução
4º Contar o número de átomos de cada elemento presentes nos reagentes e nos produtos de reação:
2NH3 + O2 ➞ 2NO + 3H2O
2 x2 16 62 4
Vanessa Figueiredo Março 2012
Elementos Reagente Produtos
N
H
O
6º Contar o número de átomos de cada elemento presentes nos reagentes e nos produtos de reação:
Resolução
2 26 62 5
Vanessa Figueiredo Março 2012
Elementos Reagente Produtos
N
H
O
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:
( 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
6º Contar o número de átomos de cada elemento presentes nos reagentes e nos produtos de reação:
Resolução
5/2 x
2 x
2 26 62 5