Massa atómica e massa molecular
Um átomo tem uma massa tão pequena que seriam precisos cerca de $10^{21}$ átomos para a balança do laboratório da escola mostrar alguma coisa. Por isso, em Química não se medem os átomos em gramas: usa-se uma unidade feita à sua medida. E há ainda um mistério: porque é que a massa do cloro na tabela periódica é $35{,}5\ \text{u}$, se nenhum átomo de cloro pesa isso? Vamos descobri-lo.
Massa atómica: quanto pesa um átomo
Não existe nenhuma balança capaz de pesar um átomo de cada vez. Mas podemos comparar átomos entre si e dizer, por exemplo, que um pesa o dobro de outro. Para isso é preciso escolher uma referência.
Assim, um átomo de carbono-12 tem exatamente $12\ \text{u}$. A massa de cada átomo exprime-se em $\text{u}$: o hidrogénio tem cerca de $1\ \text{u}$ e o oxigénio cerca de $16\ \text{u}$.
Os átomos têm diâmetros da ordem de $10^{-10}\ \text{m}$, isto é, cerca de um décimo de nanómetro. Nenhum microscópio de luz os consegue ver, mas a microscopia de alta resolução (por exemplo, a microscopia de efeito de túnel) permite obter imagens de átomos individuais, e a nanotecnologia aproveita essa escala para construir materiais e dispositivos com átomos e moléculas.
O valor que aparece na tabela periódica, por baixo do símbolo de cada elemento, é a massa atómica relativa média ($A_r$). É um número sem unidade que, multiplicado por $\text{u}$, dá a massa média de um átomo desse elemento. Neste apontamento escrevemos a massa atómica em $\text{u}$: $\text{C} = 12\ \text{u}$, $\text{O} = 16\ \text{u}$.
O que é a massa atómica de um elemento e em que unidade se mede? Procura na tabela periódica a massa atómica do carbono e a do oxigénio, e indica qual dos dois átomos é…
O que é a massa atómica de um elemento e em que unidade se mede? Procura na tabela periódica a massa atómica do carbono e a do oxigénio, e indica qual dos dois átomos é mais pesado.
Estas são as massas atómicas de quatro elementos: $\text{H} = 1\ \text{u}$, $\text{C} = 12\ \text{u}$, $\text{N} = 14\ \text{u}$ e $\text{O} = 16\ \text{u}$. a) Quantas…
Estas são as massas atómicas de quatro elementos: $\text{H} = 1\ \text{u}$, $\text{C} = 12\ \text{u}$, $\text{N} = 14\ \text{u}$ e $\text{O} = 16\ \text{u}$.
- a) Quantas vezes é mais pesado um átomo de carbono do que um de hidrogénio?
- b) E um de azoto do que um de hidrogénio?
Isótopos e massa atómica relativa média
Os átomos de um mesmo elemento têm o mesmo número de protões (número atómico $Z$), mas podem ter diferente número de neutrões. Chamam-se isótopos e têm diferente número de massa $A$ (protões + neutrões).
O cloro tem dois isótopos naturais: o cloro-35 (cerca de $35\ \text{u}$) e o cloro-37 (cerca de $37\ \text{u}$). Nenhum átomo pesa $35{,}5\ \text{u}$, mas a massa da tabela é uma média ponderada pelas abundâncias dos isótopos na Natureza.
A massa atómica do cloro que aparece na tabela é $35,5\ \text{u}$, mas nenhum átomo de cloro pesa exatamente isso: alguns átomos de cloro pesam $35\ \text{u}$ e outros…
A massa atómica do cloro que aparece na tabela é $35,5\ \text{u}$, mas nenhum átomo de cloro pesa exatamente isso: alguns átomos de cloro pesam $35\ \text{u}$ e outros pesam $37\ \text{u}$ (são os chamados isótopos). A figura representa os dois tipos de átomos.
- a) Explica por palavras tuas como é possível que a massa atómica da tabela seja $35,5\ \text{u}$.
- b) Justifica qual dos dois tipos de átomos de cloro será mais abundante na natureza.
Massa molecular: somar átomos
Ao juntar três peças para montar um bloco, a massa do bloco é a soma das massas das peças. Com os átomos de uma molécula passa-se o mesmo.
O oxigénio que respiramos desloca-se no ar sob a forma de moléculas de $\text{O}2$. Se a massa atómica do oxigénio for $16\ \text{u}$, calcula a massa molecular do…
O oxigénio que respiramos desloca-se no ar sob a forma de moléculas de $\text{O}_2$. Se a massa atómica do oxigénio for $16\ \text{u}$, calcula a massa molecular do $\text{O}_2$.
A figura mostra o modelo de uma molécula de água. Calcula a massa molecular da água, $\text{H}2\text{O}$ (massas atómicas: $\text{H} = 1\ \text{u}$;…
A figura mostra o modelo de uma molécula de água.
Calcula a massa molecular da água, $\text{H}_2\text{O}$ (massas atómicas: $\text{H} = 1\ \text{u}$; $\text{O} = 16\ \text{u}$).
O gás que forma as bolhas das bebidas gasosas é o dióxido de carbono, $\text{CO}2$. A figura mostra a sua molécula. Calcula a sua massa molecular (massas atómicas:…
O gás que forma as bolhas das bebidas gasosas é o dióxido de carbono, $\text{CO}_2$. A figura mostra a sua molécula.
Calcula a sua massa molecular (massas atómicas: $\text{C} = 12\ \text{u}$; $\text{O} = 16\ \text{u}$).
Índices e parênteses
O índice de um elemento diz quantos átomos desse elemento existem. Quando há um parêntese com um índice no exterior, esse número multiplica tudo o que está lá dentro.
O sal que usamos na comida é $\text{NaCl}$. Calcula a sua massa molecular (massas atómicas: $\text{Na} = 23\ \text{u}$; $\text{Cl} = 35,5\ \text{u}$).
O sal que usamos na comida é $\text{NaCl}$. Calcula a sua massa molecular (massas atómicas: $\text{Na} = 23\ \text{u}$; $\text{Cl} = 35,5\ \text{u}$).
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. Calcula a sua massa molecular…
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.
Calcula a sua massa molecular (massas atómicas: $\text{Ca} = 40\ \text{u}$; $\text{C} = 12\ \text{u}$; $\text{O} = 16\ \text{u}$).
A glicose, $\text{C}6\text{H}{12}\text{O}6$, é o açúcar que os teus músculos usam quando praticas desporto. Calcula a sua massa molecular (massas atómicas:…
A glicose, $\text{C}_6\text{H}_{12}\text{O}_6$, é o açúcar que os teus músculos usam quando praticas desporto. Calcula a sua massa molecular (massas atómicas: $\text{H} = 1\ \text{u}$; $\text{C} = 12\ \text{u}$; $\text{O} = 16\ \text{u}$).
A cal apagada, utilizada em obras e hortas, tem fórmula $\text{Ca(OH)}2$. A figura mostra a sua estrutura. Calcula a sua massa molecular com atenção: o índice $2$ fora…
A cal apagada, utilizada em obras e hortas, tem fórmula $\text{Ca(OH)}_2$. A figura mostra a sua estrutura.
Calcula a sua massa molecular com atenção: o índice $2$ fora dos parênteses multiplica tudo o que está lá dentro (massas atómicas: $\text{Ca} = 40\ \text{u}$; $\text{O} = 16\ \text{u}$; $\text{H} = 1\ \text{u}$).
Comparar massas e percentagens
Sabendo calcular massas moleculares, podes comparar substâncias: quantas vezes uma pesa mais do que outra, qual é a mais leve, e até que fração da massa se deve a cada elemento.
Para vários exemplares, multiplica-se a massa de uma molécula pelo seu número: $3$ moléculas de $\text{N}_2$ pesam $3 \times 28 = 84\ \text{u}$.
Percentagem em massa de cada elemento
A parte da massa molecular que corresponde a um elemento é
$$\frac{\text{massa do elemento na fórmula}}{\text{massa molecular}} \times 100\ \%$$O gás azoto, $\text{N}2$, é usado para encher os pacotes de batatas fritas e conservá-las estaladiças. Calcula a sua massa molecular (massa atómica:…
O gás azoto, $\text{N}_2$, é usado para encher os pacotes de batatas fritas e conservá-las estaladiças. Calcula a sua massa molecular (massa atómica: $\text{N} = 14\ \text{u}$).
Explica por palavras tuas a diferença entre massa atómica e massa molecular, e dá um exemplo de cada uma.
Explica por palavras tuas a diferença entre massa atómica e massa molecular, e dá um exemplo de cada uma.
O ácido sulfúrico, $\text{H}2\text{SO}4$, é usado nas baterias dos carros. Calcula a sua massa molecular (massas atómicas: $\text{H} = 1\ \text{u}$;…
O ácido sulfúrico, $\text{H}_2\text{SO}_4$, é usado nas baterias dos carros. Calcula a sua massa molecular (massas atómicas: $\text{H} = 1\ \text{u}$; $\text{S} = 32\ \text{u}$; $\text{O} = 16\ \text{u}$).
O gás natural dos fogões é o metano, $\text{CH}4$, e o amoníaco de alguns produtos de limpeza é $\text{NH}3$. A figura mostra as suas moléculas. a) Calcula a massa…
O gás natural dos fogões é o metano, $\text{CH}_4$, e o amoníaco de alguns produtos de limpeza é $\text{NH}_3$. A figura mostra as suas moléculas.
- a) Calcula a massa molecular de cada um.
- b) Qual das duas moléculas é mais pesada?
(Massas atómicas: $\text{H} = 1\ \text{u}$; $\text{C} = 12\ \text{u}$; $\text{N} = 14\ \text{u}$.)
A massa molecular do $\text{CO}2$ é $44\ \text{u}$ e a massa atómica do oxigénio é $16\ \text{u}$. Observa o modelo da figura. Sem consultar a tabela periódica, deduz…
A massa molecular do $\text{CO}_2$ é $44\ \text{u}$ e a massa atómica do oxigénio é $16\ \text{u}$. Observa o modelo da figura.
Sem consultar a tabela periódica, deduz qual é a massa atómica do carbono e explica como o fizeste.
Uma molécula de oxigénio, $\text{O}2$, tem uma massa de $32\ \text{u}$ e uma de azoto, $\text{N}2$, tem uma massa de $28\ \text{u}$. Uma molécula de hidrogénio,…
Uma molécula de oxigénio, $\text{O}_2$, tem uma massa de $32\ \text{u}$ e uma de azoto, $\text{N}_2$, tem uma massa de $28\ \text{u}$. Uma molécula de hidrogénio, $\text{H}_2$, tem apenas $2\ \text{u}$ de massa.
- a) Quantas moléculas de hidrogénio são necessárias, juntas, para ter a mesma massa que uma molécula de oxigénio?
- b) E para ter a mesma massa que uma de azoto?
Ordena estas moléculas por 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…
Ordena estas moléculas por 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 atómicas: $\text{H} = 1\ \text{u}$; $\text{C} = 12\ \text{u}$; $\text{O} = 16\ \text{u}$; $\text{S} = 32\ \text{u}$).
A massa molecular do carbonato de cálcio, $\text{CaCO}3$, é $100\ \text{u}$. A barra da figura mostra como se distribui essa massa. a) Calcula que percentagem da massa…
A massa molecular do carbonato de cálcio, $\text{CaCO}_3$, é $100\ \text{u}$. A barra da figura mostra como se distribui essa massa.
- a) Calcula que percentagem da massa corresponde ao cálcio ($40\ \text{u}$).
- b) Faz o mesmo para o carbono ($12\ \text{u}$) e para o oxigénio (três átomos de $16\ \text{u}$ no total).
- c) Verifica que as três percentagens somam $100\ \%$.
O dióxido de enxofre, $\text{SO}2$, é libertado pelos vulcões e também é usado como conservante nos frutos secos. a) Calcula a sua massa molecular (…
O dióxido de enxofre, $\text{SO}_2$, é libertado pelos vulcões e também é usado como conservante nos frutos secos.
- a) Calcula a sua massa molecular ($\text{S} = 32\ \text{u}$; $\text{O} = 16\ \text{u}$).
- b) Que percentagem da massa da molécula é enxofre? E oxigénio?
- c) Explica por que razão as duas percentagens 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. a) Sabendo que…
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.
- a) Sabendo que $\text{Cl} = 35,5\ \text{u}$, calcula a massa atómica do elemento $\text{X}$.
- b) Procura-a na tabela periódica e identifica o elemento.
- c) Escreve o nome completo do sal.
Uma molécula de glicose, $\text{C}6\text{H}{12}\text{O}6$, tem massa molecular $180\ \text{u}$. a) Quantas moléculas de água ($18\ \text{u}$) pesam o mesmo que uma…
Uma molécula de glicose, $\text{C}_6\text{H}_{12}\text{O}_6$, tem massa molecular $180\ \text{u}$.
- a) Quantas moléculas de água ($18\ \text{u}$) pesam o mesmo que uma molécula de glicose?
- b) Quantas moléculas de hidrogénio ($2\ \text{u}$)?
- c) Faz o mesmo cálculo com o oxigénio ($32\ \text{u}$). Obtém-se um número inteiro? Explica o que significa o facto de não ser exato.
O ar é, aproximadamente, $80\ \%$ de azoto $\text{N}2$ ($28\ \text{u}$) e $20\ \%$ de oxigénio $\text{O}2$ ($32\ \text{u}$). A figura representa uma amostra de ar. a)…
O ar é, aproximadamente, $80\ \%$ de azoto $\text{N}_2$ ($28\ \text{u}$) e $20\ \%$ de oxigénio $\text{O}_2$ ($32\ \text{u}$). A figura representa uma amostra de ar.
- a) Calcula a massa molecular média do ar. Pista: faz a média ponderada de cada massa de acordo com a sua percentagem.
- b) Uma molécula de $\text{CO}_2$ ($44\ \text{u}$) pesa mais ou menos do que uma molécula «média» de ar?
- c) Utiliza o resultado para justificar por que razão, numa sala fechada e sem correntes de ar onde se liberta $\text{CO}_2$ (por exemplo, uma adega onde o mosto está a fermentar), esse gás tende a acumular-se perto do chão.
Compara sem balança, apenas através de cálculos: a) O que pesa mais: duas moléculas de água ($18\ \text{u}$ cada uma) ou uma molécula de oxigénio ($32\ \text{u}$)? b) E…
Compara sem balança, apenas através de cálculos:
- a) O que pesa mais: duas moléculas de água ($18\ \text{u}$ cada uma) ou uma molécula de oxigénio ($32\ \text{u}$)?
- b) E três moléculas de azoto ($28\ \text{u}$ cada uma) ou duas de dióxido de carbono ($44\ \text{u}$ cada uma)?
- c) Explica o procedimento que seguiste para as comparar.
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 atómicas:…
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 atómicas: $\text{H} = 1\ \text{u}$; $\text{C} = 12\ \text{u}$; $\text{O} = 16\ \text{u}$; $\text{S} = 32\ \text{u}$).
- a) Calcula a massa molecular de cada gás.
- b) Quanto pesa, em $\text{u}$, o conteúdo de cada saco?
- c) Quantas vezes é que um saco pesa mais do que o outro? Justifica.
Voltando ao início: a massa do cloro na tabela é $35{,}5\ \text{u}$ porque é a média das massas dos seus isótopos, ponderada pelas respetivas abundâncias.