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Princípio de Avogadro, conceito de molécula; massa molar, volume molar dos gases

Princípio de Avogadro

Lei de Avogadro

Amedeo Avogadro propôs, em 1811, uma lei relacionada ao volume molar de gases.

Volumes iguais, de quaisquer gases, nas mesmas condições de pressão e temperatura, apresentam a mesma quantidade de substâncias em mol (moléculas). 

Volumes iguais de dois gases, nas mesmas condições de temperatura e pressão, possuem o mesmo número de moléculas. Essa lei que foi a origem do conceito de molécula está implícita no conceito de volume molar (a CNTP), pois 22,4 litros de qualquer gás possuem 6,02 x 1023moléculas.

 

Fórmula empírica (ou mínima)

Uma fórmula empírica conta as relações relativas de átomos diferentes em um composto (proporção). Assim, H2O é composto de dois átomos de hidrogênio e 1 átomo de oxigênio. Igualmente, 1.0 mol de H2O é composto de 2.0 mols de hidrogênio e 1.0 mol de oxigênio. Se sabemos as quantias molares de cada elemento em um composto, então podemos determinar a fórmula empírica.

Ex: o mercúrio forma um composto com o cloro que é 73,9% de mercúrio e 26,1% de cloro em massa. Qual é a fórmula empírica?

Digamos que temos uma amostra de 100 gramas deste composto. Então, a amostra contém 73,9 gramas de mercúrio e 26,1 gramas de cloro. Quantos moles de cada átomo representam as massas individuais?

Para o Mercúrio:(73,9 g) x (1 mol/200,59 g) = 0,368 mol

Para o Cloro:(26,1 g) x (1 mol/35,45 g) = 0,736 mol

Qual é a relação molar entre os dois elementos?

(0,736 mol Cl/0,368 mol Hg) = 2,0

Assim, nós temos duas vezes mais moles (isto é, átomos) de Cl que de Hg. A fórmula empírica seria assim (lembre-se de colocar o cátion primeiro e o ânion por último): HgCl2 .

Conceito de molécula

 

Uma molécula é a partícula mais pequena que apresenta todas as propriedades físicas e químicas de uma substância. As moléculas são formadas por dois ou mais átomos. Os átomos que constituem as moléculas podem ser do mesmo tipo (por exemplo, a molécula de oxigênio tem dois átomos de oxigênio) ou de tipo diferente (a molécula de água, por sua vez, tem dois átomos de hidrogênio e um de oxigênio).

As moléculas encontram-se em constante movimento, fenômeno que se conhece como vibrações moleculares (que podem ser de tensão ou de flexão). Os seus átomos mantêm-se unidos pelo facto de partilharem ou trocarem electrões.

Convém destacar que as moléculas podem ser neutras ou apresentar carga eléctrica. Neste último caso, dá-se-lhes o nome de ião-molécula ou ião poliatômico.

A química orgânica é um ramo da química que se ocupa de analisar as moléculas que contenham carbono e que formam ligações covalentes carbono-carbono ou carbono-hidrogênio, que também se denominam compostos orgânicos.

A química inorgânica, em contrapartida, dedica-se ao estudo da formação, composição, estrutura e reações dos compostos e elementos inorgânicos. Também existe a química organometálica, que se centra nos compostos químicos que têm uma ligação entre um átomo de carbono e um átomo metálico.

A bioquímica (ou química biológica), por sua vez, estuda os seres vivos a nível molecular. Desta forma, analisa as moléculas ao nível das células e dos tecidos e que permitem reações químicas como a fotossíntese e a digestão, entre outras.

Massa molar:

massa molar é a massa em gramas de um mol de entidades elementares – átomos, moléculas, íons, elétrons, outras partículas ou outros grupos específicos de tais partículas. É representada pela letra “M” e expressa na unidade g/mol.

Relação entre massas atômica e molar

massa molar de um elemento químico ou de uma substância é numericamente igual à massa atômica desse elemento ou do total das massas atômicas componentes da substância em unidades de massa atômica. Desta forma, conhecendo-se a massa atômica de um elemento (expressa em unidades de massa atômica, u.m.a.) ou dos elementos constituintes da substância, sabe-se também a sua massa molar – expressa em g/mol.1

Ex.: a massa atômica total da substância água, H2O = 18 u.m.a., logo M = 18 g/mol – massa de 6,02 x 1023 moléculas de água, do total de seus átomos.

Raramente as molares são listadas em tabelas, pois podem ser calculadas a partir das massas atômicas padrões, frequentemente listadas em catálogos químicos, tabelas periódicas ou em MSDS (Fichas de Segurança de Material). As massas molares normalmente variam entre:

1–238 g/mol para átomos de elementos que ocorrem naturalmente;
10–1000 g/mol para compostos químicos simples;
1000–5,000,000 g/mol para polímeros, proteínas, fragmentos de DNA, etc.
Volume molar dos gases
 

CNTP: temperatura = 0 °C e pressão =1atm.

É o volume ocupado pelo mol de moléculas de um gás qualquer nessas condições. Verifica-se, experimentalmente, que seu valor é praticamente o mesmo para qualquer gás, e situa-se em torno de 22,4 litros.

Essa constância no volume molar de um gás explica-se pelo fato de os tamanhos das moléculas gasosas serem desprezíveis quando comparados com o espaço vazio que há entre elas. Assim, se um balão de gás for enchido com 2g de gás hidrogênio (massa de 1mol de moléculas H2) e submetido à pressão externa de 1 atm e à temperatura de 0°C, ele adquirirá o volume de 22,432 litros. Substituindo o gás hidrogênio por 28g de gás nitrogênio(massa de 1mol de moléculas N2),o volume será de 22,403 litros, e assim por diante.

Logo: 1mol de gás 6,02 x 1023 moléculas 22,4 litros (CNTP)

Mais uma outra postagem para reforçar o assunto:

Conceito de volume molar de gases: volume ocupado por um mol de qualquer gás, a uma determinada pressão e temperatura.

Volume molar = 22,4 L/mol

Onde a relação entre o volume e o número de mol é constante:

V = K                * 22,4 litros de qualquer gás possuem 6,02 x 1023 moléculas.

Esse valor é resultado de experimentos feitos em Condições Normais de Temperatura e Pressão (CNTP) – 1 atm e 0 °C.

O volume 22,4 litros é praticamente o mesmo para qualquer gás, isso se explica pelo fato de que o tamanho de uma molécula gasosa é desprezível se comparado com o espaço vazio que há entre elas.

Exemplo prático:

Se enchermos um balão com 28g de gás nitrogênio (massa de 1 mol de moléculas N2),o volume será de 22,403 litros (pressão externa de 1 atm e à temperatura de 0°C). Substituindo o gás N2 por 2 gramas de gás hidrogênio (massa de 1 mol de moléculas H2) e nas mesmas condições de temperatura e pressão (1 atm – 0°C), o balão adquire o volume de 22,432 litros, ou seja, o volume não altera em praticamente nada.

 

 

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