O Número de Avogadro
Amadeu Avogrado, um guri pra lá de interessante, cujo número precisamos. Mas antes de anotar o número, vamos entender o que ele significa e por que é importante. Avogadro observou que existe uma relação muito importante entre a massa atômica e o número de átomos. Para entender melhor, o átomo A tem 1 g e o átomo B tem 2 g. Observe a figura:
Se as bolinhas A e B mantiverem a mesma proporção de suas massas, teremos:
Para cada 10 g de bolinhas A, teremos 20 g de bolinhas B (proporção 1:2), logo, teremos 10 bolinhas A e 10 bolinhas B.
Para cada 1 kg de bolinhas A, teremos, proporcionalmente, 2 kg de bolinhas B, logo, teremos 1.000 bolinhas A e 1.000 bolinhas B.
Avogadro percebeu que esse raciocínio poderia ser aplicado também a qualquer elemento químico, pois o número de átomos que cada massa irá conter será sempre proporcional.
Considere o exemplo:
Avogadro tentou estabelecer em gramas a quantidade de átomos presentes, porém nunca conseguiu descobrir. Mais tarde, experiências estabeleceram o valor de 6,023X1023 e a esse número foi dado o nome de Número de Avogadro, em sua homenagem.
Mol e Quantidade de Matéria
Antes de entrarmos no conceito de mol, devemos entender que ele expressa uma quantidade.
Você deve pensar:
Esse é o conceito de MOL!!!
► Mol: indica a quantidade de alguma coisa, da mesma forma que a dúzia ou a dezena.
Se você tiver a quantidade de 602.000.000.000.000.000.000.000 átomos, você tem 1 mol de átomos.
Como se lê esse número????? Seiscentos e dois sextilhões de átomos.
Agora já podemos estabelecer uma relação muito importante para estudar Química.
Vamos usar a água como exemplo, cuja massa molar é igual a 18 g/mol.
18 g de H2O ←→ 1 mol de moléculas de H2O ←→ 6,02X1023 moléculas de H2O ←→ 1 mol de átomos de oxigênio ←→ 2 mols de átomos de hidrogênio
Sabendo esses conceitos, a gente pode fazer um cálculo bem bacana.
Qual a quantidade de moléculas de água que há em um copo cheio d ́água?
Olha que legal.
1. Vamos imaginar que nosso copo é daqueles de extrato de tomate, que tem o volume de 180 ml;
2. A gente já sabe que a densidade da água é 1 ml/g. Logo, 1 ml é igual a 1 grama, então teremos 180 g de água neste caso;
3. Fórmula da água H2O – massa do H é 1u massa do O é 16u. Somando os 2 hidrogênios com o oxigênio teremos o total de 18u atômicas;
4. Seguindo a lógica de Avogadro, em 18 g de água teremos 6,02X1023 moléculas de água, ou seja, 1 mol de H2O.
Mas quantas moléculas teremos no nosso copo?
Se:
18 g de água ———temos —————6,02X1023 moléculas de água
Em 180 g de água ———teremos ———– ??????? moléculas de água
O que a gente faz? Uma regra de três!
Viu só que fácil descobrir a quantidade de moléculas de água no copo que você toma?
Volume Molar
Já estudamos anteriormente que o volume de sólidos e líquidos é constante, já que é uma propriedade destes estados da matéria, porém gases não têm seu volume constante; eles ocupam o volume do recipiente em que estão contidos. Assim, foi necessário definir um padrão para os gases.
Foi estabelecido que o volume de um gás seria o valor obtido a uma temperatura e pressão padronizadas chamadas de CTNP (condições normais de temperatura e pressão) onde a temperatura é de 0º C ou 273 K e pressão de 1 atm. ou 760 mmHg.
Quando 1 mol de gás é submetido aos padrões CNTP, estes gases ocupam um volume médio de 22,41 litros.
Para efeitos de cálculos, arredonda-se esse valor para 22,4L.
Agora, podemos fazer uma relação usando dados para um gás em CNTP. Vamos ver o Gás O2:
32 g de O2 ←→ 1 mol de moléculas de O2 ←→ 6,02X1023 moléculas de O2 ← 22,4 L
Vamos ver um exemplo prático?
Vamos imaginar que você enche um balão de festa com He puro e esse balão tem um volume interno (exato) de 5 litros desse gás em CNTP. Quantos átomos você consegue colocar dentro desse balão?
Vamos calcular:
- He tem a massa molar 2 u;
- Em 2 g de He temos o equivalente a 1 mol de He, correto?
- Estando em CNTP, esse 1 mol ocupará o volume de 22,4 litros.
O nosso balão ocupa o volume de 5 litros…
He = 2 g = 1 mol= 6,02 X 1023 moléculas = 22,4 litros em CNTP
Esta é a linha de dados gerais que precisamos.
Queremos saber a quantidade de moléculas no balão de 5 litros.
He = 2 g = 1 mol= 6,02 X 1023 moléculas = 22,4 litros em CNTP
??? moléculas = 5 litros
Faremos mais uma vez a regra de três.
22,4 L . X = 6,02 x 1023 moléculas . 5 L
Então, podemos concluir que temos 1,34 X 1023 moléculas de He dentro do nosso balão.