A Mole e a constante de Avogadro
aplicações da Mole
a massa de um mole de substância é chamada a massa molar dessa substância. A massa molar é usada para converter gramas de uma substância em moles e é usada frequentemente em Química. A massa molar de um elemento é encontrada na tabela periódica, e é o peso atômico do elemento em gramas/mole (g/mol). Se a massa de uma substância for conhecida, pode calcular-se o número de moles na substância. A conversão da massa, em gramas, de uma substância em moles requer um fator de conversão de (um mol de substância/massa molar de substância).o conceito de mole também é aplicável à composição de compostos químicos. Por exemplo, considere o metano, CH4. Esta molécula e sua fórmula molecular indicam que por mole de metano existe 1 mole de carbono e 4 moles de hidrogênio. Neste caso, o mole é usado como uma unidade comum que pode ser aplicada a uma razão como mostrado abaixo:
\
nesta reação química, os moles de H e o descrevem o número de átomos de cada elemento que reagem para formar 1 mol de \(\ce{H_2O}\).
para pensar sobre o que um sinal significa, deve-se relacioná-lo com quantidades tais como doze ou par. Assim como um par pode significar dois sapatos, dois livros, dois lápis, duas pessoas, ou duas de qualquer outra coisa, um sinal significa 6.02214179×1023 de qualquer coisa. Usando a seguinte relação:
\
é análogo a dizer:
\
é bastante difícil visualizar um sinal de algo porque a constante de Avogadro é extremamente grande. Por exemplo, considere o tamanho de um único grão de trigo. Se todas as pessoas que existiram na história da terra não fizeram nada além de contar grãos de trigo individuais para toda a sua vida, o número total de grãos de trigo contados ainda seria muito menos do que a constante de Avogadro; o número de grãos de trigo produzidos ao longo da história nem sequer se aproxima do número de Avogadro.
exemplo \(\PageIndex{1}\): Converter Massa para Moles
Quantos moles de potássio (\(\ce{K}\)) átomos estão em 3,04 gramas de metal puro de potássio?
Solução
neste exemplo, multiplicar a massa de \(\ce{K}\) pelo fator de conversão (inverso da massa molar de potássio):
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39.10 gramas é a massa molar de uma mole de \(\ce{K}\); cancelar gramas, deixando a moles de \(\ce{K}\):
\
da mesma forma, se a moles de uma substância são conhecidos, o número de gramas de uma substância pode ser determinada. A conversão de moles de uma substância em gramas requer um fator de conversão da massa molar da substância/um mol de substância. Basta seguir o mesmo método, mas na direcção oposta.
Exemplo de \(\PageIndex{2}\): a Conversão de Moles de massa
quantas gramas são 10.78 moles de Cálcio (\(\ce{Ca}\))?
Solução
Multiplique moles de Ca pelo fator de conversão (massa molar do cálcio) 40.08 g Ca/ 1 mol de Ca, o que permite o cancelamento de moles, deixando gramas de Ca.
\
O número total de átomos em uma substância também pode ser determinada usando a relação entre gramas, moles, e de átomos. Se for dada a massa de uma substância e lhe for pedido para encontrar o número de átomos na substância, deve-se primeiro converter a massa da substância, em gramas, em moles, como no exemplo \(\PageIndex{1}\). Em seguida, o número de moles da substância deve ser convertido em átomos. A conversão de moles de uma substância em átomos requer um fator de conversão da constante de Avogadro (6.02214179×1023) / um mol de substância. Verificar se as unidades cancelam corretamente é uma boa maneira de se certificar de que o método correto é usado.
exemplo \(\PageIndex{3}\): átomos de massa
quantos átomos estão numa amostra de 3,5 g de sódio (Na)?
Solução
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neste exemplo, multiplicar os gramas de Na pelo fator de conversão de 1 mol de Na/ 22.98 g Na, com 22.98 g sendo a massa molar de um mol de Na, o que permite o cancelamento de gramas, deixando moles de Na. Em seguida, multiplique o número de moles de Na pelo fator de conversão 6.02214179×1023 átomos na / 1 mol na, com 6.02214179×1023 átomos sendo o número de átomos em um mol de Na (constante de Avogadro), que então permite a anulação de mulas, deixando o número de átomos de Na.
Usando a constante de Avogadro, também é fácil calcular o número de átomos ou moléculas presentes numa substância (tabela \(\PageIndex{1}\)). Multiplicando o número de moles pela constante de Avogadro, as unidades mol cancelam, deixando o número de átomos. O quadro seguinte fornece uma referência para as formas como estas várias quantidades podem ser manipuladas.:
| Known Information | Multiply By | Result |
|---|---|---|
| Mass of substance (g) | 1/ Molar mass (mol/g) | Moles of substance |
| Moles of substance (mol) | Avogadro’s constant (atoms/mol) | Atoms (or molecules) |
| Mass of substance (g) | 1/massa Molar (mol/g) × Avogadro constante (átomos/mol)) | Átomos (ou moléculas) |
Exemplo de \(\PageIndex{4}\): Massa para as Toupeiras
Como muitos sinais estão no 3.00 gramas de potássio (K)?
Solução
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neste exemplo, multiplicar a massa de K, pelo fator de conversão:
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39.10 gramas é a massa molar de uma mole de K. Gramas pode ser cancelado, deixando as toupeiras de K.
exemplo \(\PageIndex{5}\): Moles à massa
quantas gramas estão em 10,00 moles de cálcio (Ca)?
solução
este é o cálculo no exemplo \(\PageIndex{2}\) realizado ao contrário. Multiplicar moles de Ca pelo factor de conversão 40.08 g Ca/ 1 mol Ca, sendo 40.08 g a massa molar de um mol de Ca. As toupeiras cancelar, deixando gramas de Ca:
\
O número de átomos também pode ser calculado utilizando-se de Avogadro Constante (6.02214179×1023) / um mol de substância.
exemplo \(\PageIndex{6}\): Massa aos átomos
quantos átomos estão numa amostra de 3, 0 g de sódio (Na)?converter gramas em moles Converter moles em átomos
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