Exercícios: Massa atómica e massa molecular

O que é a massa atômica de um elemento e em que unidade ela é medida? Procure na tabela periódica a massa atômica do carbono e a do oxigênio, e indique qual dos dois átomos é mais pesado.

Estas são as massas atômicas de quatro elementos: $\text{H} = 1\ \text{u}$, $\text{C} = 12\ \text{u}$, $\text{N} = 14\ \text{u}$ e $\text{O} = 16\ \text{u}$.

1. a) Quantas vezes um átomo de carbono é mais pesado do que um de hidrogênio?
2. b) E um de nitrogênio do que um de hidrogênio?

O oxigênio que respiramos se desloca no ar sob a forma de moléculas de $\text{O}_2$. Se a massa atômica do oxigênio for $16\ \text{u}$, calcule a massa molecular do $\text{O}_2$.

A figura mostra o modelo de uma molécula de água.

Calcule a massa molecular da água, $\text{H}_2\text{O}$ (massas atômicas: $\text{H} = 1\ \text{u}$; $\text{O} = 16\ \text{u}$).

O gás que forma as bolhas dos refrigerantes é o dióxido de carbono, $\text{CO}_2$. A figura mostra a sua molécula.

Calcule a sua massa molecular (massas atômicas: $\text{C} = 12\ \text{u}$; $\text{O} = 16\ \text{u}$).

O sal que usamos na comida é $\text{NaCl}$. Calcule a sua massa molecular (massas atômicas: $\text{Na} = 23\ \text{u}$; $\text{Cl} = 35,5\ \text{u}$).

O gás nitrogênio, $\text{N}_2$, é usado para encher os pacotes de batatas fritas e conservá-las crocantes. Calcule a sua massa molecular (massa atômica: $\text{N} = 14\ \text{u}$).

Explique com suas palavras a diferença entre massa atômica e massa molecular, e dê um exemplo de cada uma.

As conchas dos moluscos e o giz da escola são feitos de carbonato de cálcio, $\text{CaCO}_3$. A figura mostra os átomos que o formam.

Calcule a sua massa molecular (massas atômicas: $\text{Ca} = 40\ \text{u}$; $\text{C} = 12\ \text{u}$; $\text{O} = 16\ \text{u}$).

A glicose, $\text{C}_6\text{H}_{12}\text{O}_6$, é o açúcar que os seus músculos usam quando você pratica esporte. Calcule a sua massa molecular (massas atômicas: $\text{H} = 1\ \text{u}$; $\text{C} = 12\ \text{u}$; $\text{O} = 16\ \text{u}$).

O ácido sulfúrico, $\text{H}_2\text{SO}_4$, é usado nas baterias dos carros. Calcule a sua massa molecular (massas atômicas: $\text{H} = 1\ \text{u}$; $\text{S} = 32\ \text{u}$; $\text{O} = 16\ \text{u}$).

O gás natural dos fogões é o metano, $\text{CH}_4$, e a amônia de alguns produtos de limpeza é $\text{NH}_3$. A figura mostra as suas moléculas.

1. a) Calcule a massa molecular de cada um.
2. b) Qual das duas moléculas é mais pesada?

(Massas atômicas: $\text{H} = 1\ \text{u}$; $\text{C} = 12\ \text{u}$; $\text{N} = 14\ \text{u}$.)

A massa molecular do $\text{CO}_2$ é $44\ \text{u}$ e a massa atômica do oxigênio é $16\ \text{u}$. Observe o modelo da figura.

Sem consultar a tabela periódica, deduza qual é a massa atômica do carbono e explique como você fez isso.

A cal apagada, utilizada em obras e hortas, tem fórmula $\text{Ca(OH)}_2$. A figura mostra a sua estrutura.

Calcule a sua massa molecular com atenção: o índice $2$ fora dos parênteses multiplica tudo o que está lá dentro (massas atômicas: $\text{Ca} = 40\ \text{u}$; $\text{O} = 16\ \text{u}$; $\text{H} = 1\ \text{u}$).

Uma molécula de oxigênio, $\text{O}_2$, tem uma massa de $32\ \text{u}$ e uma de nitrogênio, $\text{N}_2$, tem uma massa de $28\ \text{u}$. Uma molécula de hidrogênio, $\text{H}_2$, tem apenas $2\ \text{u}$ de massa.

1. a) Quantas moléculas de hidrogênio são necessárias, juntas, para ter a mesma massa que uma molécula de oxigênio?
2. b) E para ter a mesma massa que uma de nitrogênio?

Ordene estas moléculas em ordem crescente de massa molecular, calculando previamente a massa de cada uma: $\text{SO}_2$, $\text{O}_2$, $\text{CO}_2$ e $\text{CH}_4$ (massas atômicas: $\text{H} = 1\ \text{u}$; $\text{C} = 12\ \text{u}$; $\text{O} = 16\ \text{u}$; $\text{S} = 32\ \text{u}$).

A massa molecular do carbonato de cálcio, $\text{CaCO}_3$, é $100\ \text{u}$. A barra da figura mostra como se distribui essa massa.

1. a) Calcule que porcentagem da massa corresponde ao cálcio ($40\ \text{u}$).
2. b) Faça o mesmo para o carbono ($12\ \text{u}$) e para o oxigênio (três átomos de $16\ \text{u}$ no total).
3. c) Verifique que as três porcentagens somam $100\ \%$.

O dióxido de enxofre, $\text{SO}_2$, é liberado pelos vulcões e também é usado como conservante em frutas secas.

1. a) Calcule a sua massa molecular ($\text{S} = 32\ \text{u}$; $\text{O} = 16\ \text{u}$).
2. b) Que porcentagem da massa da molécula é enxofre? E oxigênio?
3. c) Explique por que as duas porcentagens devem somar exatamente $100\ \%$.

Um sal formado por um metal e cloro tem a fórmula $\text{XCl}_2$ e massa molecular $111\ \text{u}$. A figura mostra o seu modelo.

1. a) Sabendo que $\text{Cl} = 35,5\ \text{u}$, calcule a massa atômica do elemento $\text{X}$.
2. b) Procure-a na tabela periódica e identifique o elemento.
3. c) Escreva o nome completo do sal.

Uma molécula de glicose, $\text{C}_6\text{H}_{12}\text{O}_6$, tem massa molecular $180\ \text{u}$.

1. a) Quantas moléculas de água ($18\ \text{u}$) pesam o mesmo que uma molécula de glicose?
2. b) Quantas moléculas de hidrogênio ($2\ \text{u}$)?
3. c) Faça o mesmo cálculo com o oxigênio ($32\ \text{u}$). Obtém-se um número inteiro? Explique o que significa o fato de não ser exato.

O ar é, aproximadamente, $80\ \%$ de nitrogênio $\text{N}_2$ ($28\ \text{u}$) e $20\ \%$ de oxigênio $\text{O}_2$ ($32\ \text{u}$). A figura representa uma amostra de ar.

1. a) Calcule a massa molecular média do ar. Dica: faça a média ponderada de cada massa de acordo com a sua porcentagem.
2. b) Uma molécula de $\text{CO}_2$ ($44\ \text{u}$) pesa mais ou menos do que uma molécula «média» de ar?
3. c) Use o resultado para justificar por que, numa sala fechada e sem correntes de ar onde se libera $\text{CO}_2$ (por exemplo, uma adega onde o mosto está fermentando), esse gás tende a se acumular perto do chão.

Compare sem balança, apenas por meio de cálculos:

1. a) O que pesa mais: duas moléculas de água ($18\ \text{u}$ cada uma) ou uma molécula de oxigênio ($32\ \text{u}$)?
2. b) E três moléculas de nitrogênio ($28\ \text{u}$ cada uma) ou duas de dióxido de carbono ($44\ \text{u}$ cada uma)?
3. c) Explique o procedimento que você seguiu para compará-las.

Dois sacos fechados contêm cada um $100$ moléculas: o primeiro contém metano, $\text{CH}_4$, e o segundo dióxido de enxofre, $\text{SO}_2$ (massas atômicas: $\text{H} = 1\ \text{u}$; $\text{C} = 12\ \text{u}$; $\text{O} = 16\ \text{u}$; $\text{S} = 32\ \text{u}$).

1. a) Calcule a massa molecular de cada gás.
2. b) Quanto pesa, em $\text{u}$, o conteúdo de cada saco?
3. c) Quantas vezes um saco pesa mais do que o outro? Justifique.