Mol é a unidade utilizada para exprimir a quantidade de matéria. Um mol corresponde, aproximadamente, a 6,022 x 1023 partículas. Trata-se de uma das grandezas fundamentais do Sistema Internacional de Unidades (SI).
O termo mol vem da palavra em latim moles, que significa “uma massa”, e foi introduzido pelo químico alemão Wilhelm Ostwald.
Qualquer substância pode ser medida em mols. Podemos utilizar o mol para nos referir a algo microscópico, como moléculas, ou algo macroscópico, como sementes.
Por exemplo, 1 mol de água equivale a 6,022 x 1023 moléculas de água. Da mesma forma, 1 mol de sementes equivale a 6,022 x 1023 sementes. Observe que o número de elementos em um mol é o mesmo, independente da entidade analisada.
Utilizar mols em cálculos químicos é importante principalmente para quantificar espécies químicas, como átomos, íons e moléculas, envolvidas em uma reação química. Além disso, é possível fazer uma proporção entre uma escala atômica e uma outra escala possível de mensurar.
O valor de referência utilizado para padronizar a quantidade de um mol é o número de entidades contidas em 12g do carbono-12.
O carbono-12 é formado por 6 prótons, 6 nêutrons e 6 elétrons. Trata-se do isótopo mais abundante e estável do elemento carbono.
O cientista italiano Amedeo Avogadro (1776-1856) propôs que, sob as mesmas condições de temperatura e pressão, volumes iguais de gases apresentam o mesmo número de moléculas.
Por ser pioneiro no estudo da relação entre massa em gramas e massa atômica, quando o número que faz a ligação entre essas grandezas foi descoberto no século XX, a magnitude de um mol foi definida, em homenagem ao cientista, como a constante de Avogadro. Sendo assim:
1 mol = 6,02214179 × 1023 partículas
A massa atômica dos elementos químicos é encontrada na Tabela Periódica. Por exemplo, a massa atômica de um átomo de sódio (Na) é 23 g.
Logo, 1 mol de sódio = 23 g = 6,022 x 1023 átomos de sódio.
Note que mol, massa e constante de Avogadro estão relacionados. Se soubermos pelo menos um desses valores, podemos determinar os demais através de uma regra de três simples, como nos exemplos a seguir.
1. Qual a massa contida em 2,5 mols de sódio (Na)?
1 mol ------- 23 g de Na 2,5 mol ----- x
x = 23 . 2,5 x = 57,5 g de Na
2. Quantos mols existem em 30 g de sódio (Na)?
1 mol ------- 23 g de Na x ------- 30 g de Na
x = 30/23 x ≈ 1,3 mol de Na
3. Qual a quantidade de matéria existente em 50 g de sódio (Na)?
23 g ------- 6,022 x 1023 50 g ------- x
x = 50 . 6,022 x 1023/23 x = 13,09 x 1023 átomos de Na
Confira a Tabela Periódica completa e atualizada.
A massa molar é a massa em gramas contida em 1 mol de substância e sua unidade de medida é g/mol (gramas por mol). O sódio, por exemplo, tem 23 g/mol.
O valor numérico da massa molar de uma substância química é equivalente à massa molecular (MM), ou seja, a soma das massas atômicas dos átomos que a compõem.
Vamos utilizar a molécula de água (H2O) como exemplo e determinar a massa de 1 mol da substância.
1º passo: conte o número de átomos de elementos químicos na fórmula da substância.
A água é formada por:
Oxigênio (O): 1 átomo Hidrogênio (H): 2 átomos
2º passo: consulte a Tabela Periódica para saber a massa atômica dos elementos.
Observação: para facilitar o entendimento, aqui utilizaremos valores aproximados.
Oxigênio (O): 16 u Hidrogênio (H): 1 u
3º passo: multiplique as massas dos elementos pela quantidade de átomos na substância.
Oxigênio (O): 1 x 16 u = 1 x 16 u Hidrogênio (H): 2 x 1 u = 2 u
4º passo: some as massas atômicas e determine a massa molecular.
MMÁgua: 16 u + 2 u = 18 u
Portanto, a massa molecular da água é 18 u e a massa molar é 18 g/mol. Isso quer dizer que em um mol há 6,022 x 1023 moléculas de água, que corresponde a 18 gramas.
Sendo assim, para determinar o número de mols precisamos saber a massa e a composição química da substância.
Agora, vamos resolver mais alguns exemplos relacionando as grandezas mol, massa e quantidade de partículas.
1. Qual a massa contida em 3 mols de água (H2O)?
1 mol ------- 18 g de H2O 3 mols ----- x
x = 18 . 3 x = 54 g de H2O
2. Quantos mols existem em 80 g de água (H2O)?
1 mol ------- 18 g de H2O x ------- 80 g de H2O
x = 80/18 x ≈ 4,44 mol de H2O
3. Qual a quantidade de matéria existente em 20 g de água (H2O)?
18 g ------- 6,022 x 1023 20 g ------- x
x = 20 . 6.022 x 1023/18 x = 6,69 x 1023 moléculas de H2O
Saiba mais sobre a massa molecular.
Nas CNTP, condições normais de temperatura (273 K) e pressão (1 am), um gás ocupa um volume de 22,4 L. Este valor é o volume molar dos gases.
Como Avogadro propôs, o volume ocupado por gases, independente da sua composição, está relacionado ao número de moléculas. Logo, mesmo se tivermos dois gases diferentes aprisionados em recipientes, se o volume for igual, os dois frascos têm a mesma quantidade de moléculas.
Por exemplo, para os gases oxigênio e hidrogênio temos a seguinte relação:
1 mol de hidrogênio (H2) = 22,4 L = 2 g = 6,022 x 1023 moléculas de H2
1 mol de oxigênio (O2) = 22,4 L = 32 g = 6,022 x 1023 moléculas de O2
Note que 1 mol de qualquer substância no estado gasoso ocupa um volume de 22,4 L, mas a massa será diferente porque as composições dos gases são distintas.
Saiba mais sobre a Lei de Avogadro.
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