Disciplina: Química

Profª: Alda Ernestina

28/05/20151

Pré-Vestibular Samora MachelUniversidade Federal do Rio de Janeiro

Grandezas Químicas

O que veremos hoje

•Grandezas, unidades e medições em qu ímica

•Massa atômica

•Massa molecular

•Constante de Avogadro

•Mol

•Massa molar

•Número de mols

As medições em nosso cotidianoAs medições estão presentes a todo momento em nosso dia-a-dia ...

Velocidade (Km/h)

Comprimento (m)

Massa (g)Tempo (s)

Volume (L)

Temperatura (°C)

... e nossas vidas seriam bem mais complicadas sem elas ...

Mas o que é medir?Comparar quantitativamente uma grandeza com uma unidade pré estabelecida

Grandeza – tudo aquilo que pode ser medido

Unidade – é uma grandeza escolhida arbitrariamente como padrã o

Pressão (mm Hg) Corrente elétrica (ampere)Energia elétrica (kwh)

Dizer que alguma coisa pesa 5 kg equivale a dizer que a sua massa é 5 vezes maior que a unidadeescolhida (kg) ou que será preciso 5 pesinhos de 1 kg cada para contrabalancear o seu peso

Mas qual a unidade correta a se usar?Depende do que irá ser medido, mas deve-se usar semp re uma unidade compatível com o grau da grandeza que será medida

É adequado dizer que um elefante pesa 12 milhões de miligramas?

Você quando vai a padaria, não pede 10 -4 kg e sim 100 g de mortadela?

É adequado dizer que 1 ano tem 3,1536 x 10 7 segundos?

GRANDEZAS QUÍMICASSão grandezas utilizadas pela química e estão relac ionadas com massa, volume, número de átomos, de moléculas, de íons e p rincipalmente quantidades expressas em mols

Principais grandezas químicas

•Massa atômica (MA)

•Massa molecular (MM)

•Constante de Avogadro ( NA)

•Mol

•Massa molar (M)

•Número de mols (n)

Mas como medir a massa atômica?Para medir massa de um elefante usamos tonelada como unidade padrão

Para medir a massa de uma pessoa usamos kg

Para medir a massa de uma moeda usamos grama

Para medir a massa de um comprimido usamos miligrama

E para medir a massa de um átomo?

Os átomos são unidades muito pequenas para serem medidos em uma balança convencional.

Para tanto existe o espectrômetro de massa, aparelho utilizado para medir a massa de átomos e moléculas

Unidade de massa atômica O isótopo 12 do elemento carbono ( 12C) foi escolhido como padrão para amedida da massa atômica

Unidade de massa atômica – corresponde a massa de 1/12 do átomo de 12C

Ao 12C foi atribuída uma massa de 12 unidades de massa atômica (u),

desta forma cada um dos 12 pedacinhos equivale a 1u

A massa atômica do magnésio (Mg) é 24u,ou seja, um átomo de Mg equivale a dois

átomos de 12C

MASSA ATÔMICAMassa atômica é a grandeza que expressa a massa do átomo e indica quantas vezes sua massa é maior que 1u (unidade de m assa atômica)

Ex: Quando dizemos que a massa atômica do 32S é igual a 32u significa que:

a massa de um átomo de S equivale a 32u, ou seja, é 32 vezes a massa de 1/12 do átomo de 12C

Dizemos que a massa de um átomo de :

4He é 4 vezes maior que a massa de 1/12 do átomo do átomo de 12C

19F é 19 vezes maior que a massa de 1/12 do átomo de 12C

27Al é 27 vezes maior que a massa de 1/12 do átomo de 12C

MASSA ATÔMICA DE UM ELEMENTODevido à existência de isótopos, a massa atômica de um elemento deve ser expressa pela média ponderada das massas atômicas d e todos os seus isótopos naturais

MAA = (A1 x %1) + (A2 X %2) + ... (An X %n)

100

Exemplo: Vamos calcular qual a massa atômica do ele mento neônio

A = massa atômica de cada isótopo

% = abundância de cada isótopo

MANe = (20 x 90,92) + (21 X 0,26) + (22 X 8,82)100

= 2017,9

MANe = 20,179 u

100

Vamos praticar?1 – Sabendo-se que o cloro ocorre sob a forma dos is ótopos 35Cl (75% de abundância) e 37Cl (25% de abundância), determine a massa atômica d esse elemento

MACl = (35 x 75) + (37 X 25)100

= 3550 MACl = 35,5 u100

2 – Determine a massa atômica do elemento enxofre. S abendo-se que o mesmo ocorre ocorre sob a forma dos isótopos 32S (95% de abundância); 33S (0,75% de abundância); 34S (4,21%) e 36S (0,02%).

MAS = (32 x 95) + (33 x 0,75) + (34 x 4,21) + (36 x 0,0 2)

100

= 3208, 61

MAS = 32,0861 u

100

MASSA MOLECULARMassa molecular – refere-se à soma das massas atômicas de todos os átomos que constituem a molécula

Vamos calcular a massa molecular das substâncias ab aixo?

H2O

Dados: H = 1u; O = 16u; S = 32u; C = 12u; Cl = 35,5 u; Br = 80u; Si = 28u; Na = 23u.

H =2 x 1u O = 1 x 16u

Cl2Cl = 2 x 35,5u

H2SO4

H = 2 x 1uS = 1 x 32uO = 4 x 16u MMCl2 = 71u

MMH2O = 18uMMH2SO4 = 98u

H = 1 x 1uCl = 1 x 35,5u

MMHCl = 36,5u

HCl

SiO2Si = 1 x 28u O = 2 x 16u

MMSiO2 = 60u

CO2C = 1 x 12u O = 2 x 16u

MMCO2 = 44u

C2H4O2H = 4 x 1uC = 2 x 12u O = 2 x 16u

MMC2H4O2 = 60u

NaBrNa = 1 x 23u Br = 1 x 80u

MMNaBr = 103 u

No caso de compostos iônicos, usa-se a expressão MA SSA FÓRMULA

Contando os átomosComo contar a quantidade de grãos de arroz existent es em um saco de 5 kg?

E no caso da quantidade de átomos contido em um ele mento, como contamos?

1º - contamos certa quantidade de grãos e pesamos2º - estabelecemos uma relação entre a massa determin ada e a massa total contida no saco3º - montamos uma regra de três

100 grãos -----------2 gx ---------- 5000 g

X= 100 x 5000 = 250.000 grãos ou 2.5 X 105 grãos2

Vamos supor que 100 grãos de arroz pese 2g. Usando a relação entre a massa e a quantidade de gr ãosTemos que:

CONSTANTE DE AVOGADRO

Constante de Avogadro = 6,02 X 1023

As massas atômicas de todos os elementos , quando expressas em gramas, contêm o mesmo número de átomos

Essa relação foi observada pelo cientista Amedeo Avogadro e no século XX o valor de N foi determinado e ficou conhecido como constante de Avogadro

Dizemos então que existem:

6,02 x 1023 átomos de S em 32g de S6,02 x 1023 átomos de Hg em 201g de Hg6,02 x 1023 átomos de Pb em 207g de Pb6,02 x 1023 átomos de Cu em 64g de Cu6,02 x 1023 átomos de C em 12g de C

S

HgPbCu

C

CONSTANTE DE AVOGADROA constante de Avogadro é também aplicável às moléculas , de forma que as massas moleculares de todas as substâncias moleculares, quando express as em gramas, contêm o mesmo número de moléculas

Dizemos então que existem:

6,02 x 1023 moléculas de H 2SO4 em 98g de H2SO46,02 x 1023 moléculas de H 2O em 18g de H2O6,02 x 1023 moléculas de CO 2 em 44g de CO26,02 x 1023 moléculas de C 3H6O em 58g de C3H6O6,02 x 1023 moléculas de Cl 2 em 71g de Cl 2

CONSTANTE DE AVOGADROA constante de Avogadro é também aplicável aos íons , de forma que as massas fórmula de todos os compostos iônicos, quando expressas em gramas, contêm o mesmo número de íons

Dizemos então que existem:

6,02 x 1023 íons de NaCl em 58g de NaCl6,02 x 1023 íons de CaCO 3 em 100g de CaCO36,02 x 1023 íons de FeSO 4

. 7H2O em 278g de FeSO4 . 7H2O6,02 x 1023 íons de Na 2O2 em 78g de Na2O2

NaCl58 g

CaCO3100 g

FeSO4. 7H2O

278g Na2O278 g

MOLMOL é a unidade de medida que expressa a quantidade de m atéria

Assim como uma dúzia refere-se a 12 unidades, o MOL refere-se a 6,02 x 1023 partículas (átomos, moléculas, íons, etc.)

1 dúzia = 12 unidades de alguma coisa 1 mol = 6,02 x 10 23 partículas

1 mol de C 12H22O11 = 180g = 6,02 x 1023 moléculas de C 12H22O11

MOL

6,02 x 10 6,02 x 10 23 23 partpart íículasculas

Grandeza que indica uma determinada quantidade de matéria

1 mol é a quantidadede matéria que contém

MOLMOL = 6,02 x 1023 partículas quaisquer

1 mol de laranjas = 6,02 x 1023 laranjas1 mol de moedas = 6,02 x 1023 moedas1 mol de átomos = 6,02 x 1023 átomos1 mol de moléculas = 6,02 x 1023 moléculas1 mol de íons = 6,02 x 1023 íons1 mol de elétrons = 6,02 x 1023 elétrons

Podemos então dizer que:

1 mol de Ca = 20 g = 6,02 x 10 23 átomos

1 mol de H2SO4 = 98g = 6,02 x 10 23 moléculas

1 mol de NaCl = 58, 5g = 6,02 x 10 23 íons

Vamos praticar?1- Sabendo-se 16g de CH 4 equivale a 1 mol de CH 4. Quantos mols correspondem a 40g dessa substância?

1 mol de CH 4 ----------------- 16gx ----------------- 40 g

x = (1 x 40) ÷ 16

x= 2.5 mols de CH 4

2- Sabendo-se que 18g (1 mol) de H 2O corresponde a 6,02 x 10 23

moléculas. Quantas moléculas estão presentes em 36g d e H2O

18g de H2O ----------------- 6,02 x 1023 moléculas36g de H2O ----------------- x

x = (36 x 6,02 x 10 23) ÷ 18

x= 1.204 x 1024 moléculas de H 2O

MASSA MOLARMASSA MOLAR é a massa que contêm 6,02 x 1023 partículas , ou seja, é a massa referente a 1 mol de alguma coisa. Sua unida de é g/mol

MASSA MOLAR de um elemento = massa que contém 6,02 x 10 23 átomos

Cálcio (Ca) MA = 40u

40g de Ca 6,02 x 1023 átomos de Ca

1 mol de átomos de Ca

contêm

equivale a

pesa

Massa molar do Ca = 40g/mol

MASSA MOLARMASSA MOLAR de uma substância = massa que contém 6,02 x10 23 moléculas

Água (H 2O) MM = 18u

18g de H2O 6,02 x 1023 moléculas

1 mol de moléculas de H 2O

contêm

que equivale a

que pesa

Massa molar da H 2O = 18g/mol

MASSA MOLAR de um composto iônico= massa que contém 6,02 x10 23 íons

Cloreto de sódio (NaCl) M = 58.5 u

58,5 g de NaCl 6,02 x 1023 íons

1 mol de íons

contêm

que equivale a

que pesa

Massa molar do NaCl = 58,5 g/mol

Quantidade em matéria ou quantidade em mols (n)

A quantidade de matéria de uma substância é expressa pelo número de mols

Número de mols = relação entre a massa (m) de uma a mostra da substância e sua massa molar (M)

Exemplo

Quantos mols de átomos correspondem a 280g de Fe? (Dado: massa molar do = 56g/mol)

1 mol de átomos de Fe ----------------- 56g (massa da amostra) n ----------------- 280g (massa molar)

n = (1 x 280) ÷ 56

n = 5 mols de átomos de Fe

Matematicamente podemos dizer que:

n = m M

Onde: m = massa da amostra da substânciaM = massa molar da substância

Vamos praticar?1- 132g de CO 2 correspondem a quantos mols?

1 mol de CO 2 ----------------- 44gx ----------------- 132 g

x = (1 x132) ÷ 44

x= 3 mols de CO 2

2- Determine a massa em gramas de:

a) 2 mols de N 2 (MM =28)

1 mol de N 2 ----------------- 28g 2 mols de N 2 ----------------- x

x = (28 x 2) ÷ 1

x= 56 g de N2

CO2

C = 1 x 12gO = 2 x 16g

MMCO2 = 44g

b) 5 x 10 22 moléculas de NH 3 (MM = 17)

17g de NH3 ---------6,02 x 1023 moléculas x ---------5,0 x 1022 moléculas

x = (17 . 5 x1022) ÷ 6,02 x 1023

x= 1,41 g de NH3

Exerc ícios para fixa ção