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Volume molar

Desde o início da Química que os cientistas estudam o estado gasoso de forma a compreenderem melhor a estrutura e as transformações da matéria.

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Volume molar

Desde o início da Química que os cientistas estudam o estado gasoso de forma a compreenderem melhor a estrutura e as transformações da matéria. Um dos que se salientou neste estudo foi Amadeo Avogadro, cientista italiano que em 1811 apresentou uma descoberta importante.
Esta descoberta, chamada inicialmente hipótese de Avogadro, tem hoje o nome de
Lei de Avogadro.

Lei de Avogadro
volumes iguais de quaisquer gases contém o mesmo número de moléculas, quando
medidos nas mesmas condições de pressão e temperatura.

Um dos aspectos mais importantes do
trabalho de Avogadro foi o esclarecimento do conceito de molécula. Os
cientistas pensavam que os gases como o oxigénio, o azoto ou o hidrogénio eram
constituídos por átomos. Avogadro comprovou que eram constituídos por dois átomos
ligados entre si, isto é, por moléculas.

O trabalho de Avogadro foi praticamente
ignorado, a maioria dos químicos da sua época recusaram-se a aceitar a
existência de ligações químicas entre dois átomos iguais. Só 50 anos mais tarde
o trabalho de Avogadro seria completamente reconhecido.

Posteriormente foi possível determinar
o número de moléculas existentes num determinado volume de gás. Por exemplo,
sabe-se que, pressão de 1 atmosfera e temperatura de 0 °C, em 22,4 dm3
de um qualquer gás existem 6,02
× 1023 moléculas. A este número chama-se Número de
Avogadro
em memória deste notável
cientista.

O número de Avogadro permite perceber
uma outra grandeza muito importante em Química, a quantidade de substância (símbolo n),
cuja unidade é a mole (símbolo mol).

1 mole (mol) é a quantidade de matéria (n) existente numa amostra que possua

6,02 × 1023 partículas.

Em vez do número de Avogadro, 6,02 × 1023,
usa-se, mais correctamente, a constante de Avogadro.

NA = 6,02 × 1023partículas/mol

A quantidade de substância é uma grandeza importante em Química
porque dá indicação sobre o número de partículas (átomos, moléculas, iões), N,
existentes numa amostra de matéria:

N = n × NA

Onde:N → número de partículas (átomos, moléculas, iões)

n → número de moles (quantidade da substância)

NA
→ número de Avogadro ou constante de Avogadro

Podemos agora definir uma outra grandeza:

Volume molar (Vm) é o volume
ocupado por uma mole de gás.

Expressa-se em decímetros cúbicos por mole (dm3/mol)
ou em litros por mole (l/mol).

O volume molar de qualquer gás nas condições normais de
temperatura e pressão, CNTP é sempre 22,4 dm3/mol. Nesse volume
existem sempre 6,02 × 1023 partículas.

O volume ocupado, nas CNTP, por uma dada quantidade de
matéria é dado por: 

Portanto o volume molar (Vm) é o volume (V) ocupado por uma mole (n) de uma substância.

E se a substância for sólida ou liquida? Não sabemos qual
é o volume molar de sólidos ou líquidos, só de gases em CNPT.

Podemos, de forma mais esquemática, indicar algumas
relações importantes:

.N = n × NA

O número de partículas, N, presentes numa amostra pode obter-se
pelo produto da quantidade de substância pela constante de Avogadro. Se
tivermos uma mole (n = 1 mol), o
número de partículas coincide com a constante de Avogadro.

Pode-se determinar o número de partículas, N existente em
determinado número de moles com recurso regra de três simples.


1 mol _______________________ 6,02 × 1023
partículas


Número de mol ___________ X

.m = n × M

A massa da substância é obtida pelo produto do número de
moles e a massa molar. Ou, alternativamente, pela regra de três simples:


1 mol _______________________M


Número de mol ___________ X

Então como podemos medir a quantidade de matéria? Para
dar resposta a esta questão é necessário definir uma nova grandeza: a massa molar.

.V = n × Vm

O volume de uma substância é dado pelo produto do número
de moles e volume molar.

Em condições normais de temperatura e pressão, CNTP, o
volume molar duma substância é de 22,4 litros por mole.

Com recurso ä regra de três simples pode-se ter o volume
duma substância assim:


1 mol _______________________22,4 dm3


Número de mol ___________ X

Entre a quantidade da substância (n), o número de partículas (N), a massa da substância (m) e o
volume da substância (V) em CNTP, estabelece-se a seguinte relação:

1 mole de uma substância contém
6,02 × 1023 partículas equivalem à massa molar e ocupa o volume de 22,4 litros.

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E x e r c í c i o s    r e s o l v i d o s

1. Determinar o número de oxidação do Cloro no ácido
clórico (HClO3).

Resolução:

• Identificar os números de oxidação dos elementos que
formam a molécula:

Sabemos que: nox
(H) = +1 ; nox (O) = –2

• Considerar x
o nox do cloro:

(+1)(x)(-2)

H
ClO3

• Calcular x
(o nox desconhecido) tendo em conta
que a soma dos números de oxidação dos átomos numa molécula é igual a zero:

(+1) + X + 3(-2) = 0↔ X = +5

Confirmar que, com o nox
obtido, a soma é igual a zero:

(+1) + (+5) + 3(-2) =
0

1 + 5 – 6 = 0↔0
= 0 Verdadeiro

2. Determinar o número de oxidação do crómio no ião
dicromato (Cr2O7 -2),

Resolução:

• Identificar os números de oxidação dos elementos que
formam a molécula:sabemos que nox (O) = -2.

• Considerar X
o nox do crómio:

(x)(-2)

Cr2O7
-2

• Calcular X tendo em conta que a soma dos números de oxidação
dos átomos num ião é igual à carga do ião:

2x + 7(-2) = -2↔ x = +6

• Confirmar que, com o nox obtido, a soma é igual a -2:

(+6)(-2)

Cr2O7
-2

2(+6) + 7 (–2) = –2 ↔ –2 = –2 Verdadeiro

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3. O Cloro é obtido no laboratório através da reacção:KClO3 + 6HCl → HCI + 3H2O + 3Cl2

a) Quantas moléculas de Cloro são obtidas a partir das 3
mol de moléculas formadas, em CNTP? Massas atómicas: K = 39; Cl = 35,5; O = 16;
H = 1.

b) Que massa de Cloro se forma durante a reacção?

c) Calcule o volume de Cloro corresponde a 3 mol de
moléculas formadas, em CNTP?

Resolução:

a) Segundo Avogadro: 1 mol de moléculas (Cl2) →
6,02 × 1023 moléculas (Cl2). Pretende-se o número de
moléculas correspondentes as 3 mol de moléculas de Cloro formadas.

Com recurso regra de três simples teremos:

1 mol de moléculas (Cl2) _____________________
6,02 × 1023 moléculas (Cl2)

3 mol de moléculas (Cl2) _____________________
X

X = 3 × 6,02 × 1023 ÷ 1 ↔
X = 18,06 × 1023 moléculas (Cl2)

R.: Em 3 mol de moléculas de Cloro existem 18,06 × 1023
moléculas de cloro.

b) Sabe-se que a massa molar de uma substância é a massa de
1 mol dessa substância, M = m ÷ n, como se pretende a massa
correspondente as 3 mol de moléculas de Cloro formadas, começaremos por
calcular a massa molar do cloro, que é o resultado do somatório das massas
atómicas relativas.

M(Cl2) = 2Ar(Cl)
= 2 × 35,5 = 71 g/mol

De M = m ÷ n, podemos isolar m, que é a massa pretendida. Então:

m = M × n↔m
= 3 mol × 71 g/mol ↔m =
213 g

Tendo calculado a massa molar da molécula de cloro, pode-se
usar a regra
de três simples
:

1 mol de molec (Cl2) _____________________
71 g

3 mol de molec (Cl2) ______________________
X

X = 3 × 71 = 213 g

R.: Durante a reacção forma-se 213 g de cloro.

c) O volume molar de um gás é o volume de uma mole da substância
Vm = V ÷ n. Em CNTP, sabe-se que Vm = 22,4 l/mol. Assim sendo,
pode-se calcular o volume, V, com base no número de moles de Cloro obtido:

V = n × Vm = 3 × 22,4 = 67,2 l/mol ou

Com base na regra de três simples:

1 mol de moléculas (Cl2) ________________
22,4 l

3 mol de moléculas (Cl2) _________________
x

X = 3 × 22,4 l ÷ 1 = 67,2 l

R.: 3 mol de moléculas de Cloro correspondem a 67,2 litros
de cloro.

Bibliografia

SILVA, Filomena Neves. Q9 – Química 9ª Classe. 2ª Edição. Texto
Editores, Maputo, 2017.

FONTE: Escola Virtual Moçambicana> Disponivel escolamz.com. Publicado aos: 2024-09-22 05:33:00

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