Quantidade de matéria: Mole, massa molar e volume molar

Como a matéria microscópica tem dimensões muitíssimo reduzidas, surgiu a necessidade de estabelecer uma relação entre as quantidades mensuráveis (macroscópicas) e o número de entidades de dimensão microscópica.

Quantidade de matéria

Descobriu-se que uma entidade macroscópica - a que se chamou de $$mol$$​ - é sempre constituída por $$6{,}022 \times 10^{23}$$ entidades elementares microscópicas. Este valor constante chama-se Número de Avogadro. O número de entidades numa dada amostra pode ser calculado com a seguinte expressão:

Exemplo

Qual é o número de moléculas de $$H_2$$​ que corresponde a $$3 \ mol$$​?

Sabes que $$1 \ mol$$ de moléculas tem $$6{,}022 \times 10^{23}$$ moléculas. Assim:

 $$x= 6{,}022 \times 10^{23} \times 3=\underline{1{,}807 \times 10^{24}}$$ moléculas de $$H_2$$​

Massa molar

A massa molar corresponde à massa de uma mole de substância. É representada pelo símbolo $$M$$ e tem como unidade $$g/mol$$.

Calcular a massa molar

Exemplo

Calcula a massa molar da água ($$H_2O$$).

O primeiro passo é identificar os átomos e as suas massas atómicas relativas: neste caso tens hidrogénio ($$M_H=1{,}01$$) e oxigénio ($$M_O=16{,}00$$). A seguir, multiplica o número de átomos que existem na molécula pela sua massa molar e faz a sua soma:

$$M({H_2O})=2 \times M(H)+ 1\times M(O)= 2 \times 1{,}01+1 \times 16{,}00= 2{,}02+16{,}00=\underline{18{,}02} \ \ g/mol$$

Logo, a massa molar do oxigénio é $$18{,}02 \ g/mol$$.

Calcular a quantidade de matéria de uma amostra

Como a quantidade de matéria, a massa da amostra e a sua massa molar estão relacionadas, podes utilizar a seguinte expressão que relaciona estas três grandezas:

Exemplo

Qual é o número de moléculas de água em $$15 \ g$$ de $$H_2O$$?

Já conheces a massa de $$1 \ mol$$ de $$H_2O$$:

$$x=\frac{15}{18{,}02}=0{,}832 \ mol$$

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Finalmente, multiplica pelo número de Avogadro:

$$x=0{,}832\times6{,}022\times10^{23}=\underline{5{,}01 \times 10^{23}}$$ moléculas​​

Volume molar

O volume ocupado por uma mole de um gás em certas condições de pressão e temperatura é chamado volume molar. Este pode ser determinado pela seguinte expressão:

Nota: A Lei de Avogadro diz que uma dada quantidade de dois gases vai ocupar o mesmo volume, caso estes estejam nas mesmas condições de pressão e temperatura. Assim, estipulou-se que:

• A condições PTN: Temperatura $$0 º \ C$$ e pressão de $$1 \ atm$$, o volume molar de qualquer gás é $$22{,}4 \ dm^3/mol$$.

Exemplo

Calcula a quantidade de matéria presente num reservatório de $$100 \ dm^3$$ de nitrogénio a condições PTN.

Tens que:

$$x=\frac{100}{22{,}4}=\underline{4{,}5} \ mol$$​​

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Logo, existem $$4{,}5 \ mol$$ de nitrogénio num reservatório de $$100 \ dm^3$$.

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