Exercícios: Massa atómica e massa molecular

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 $\text{O} = 16\ \text{u}$.

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

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: $\text{H} = 1\ \text{u}$; $\text{O} = 16\ \text{u}$).

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: $\text{C} = 12\ \text{u}$; $\text{O} = 16\ \text{u}$).

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

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.

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: $\text{H} = 1\ \text{u}$; $\text{C} = 12\ \text{u}$; $\text{O} = 16\ \text{u}$).

O ácido sulfúrico, $\text{H}_2\text{SO}_4$, é usado nas baterias dos carros. 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.

1. a) Calcula a massa molecular de cada um.
2. 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 qual é a massa atómica do carbono e explica como o fizeste.

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: $\text{Ca} = 40\ \text{u}$; $\text{O} = 16\ \text{u}$; $\text{H} = 1\ \text{u}$).

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.

1. a) Quantas moléculas de hidrogénio são necessárias, juntas, para ter a mesma massa que uma molécula de oxigénio?
2. 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 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.

1. a) Calcula que percentagem da massa corresponde ao cálcio ($40\ \text{u}$).
2. b) Faz o mesmo para o carbono ($12\ \text{u}$) e para o oxigénio (três átomos de $16\ \text{u}$ no total).
3. 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.

1. a) Calcula a sua massa molecular ($\text{S} = 32\ \text{u}$; $\text{O} = 16\ \text{u}$).
2. b) Que percentagem da massa da molécula é enxofre? E oxigénio?
3. c) Explica por que razão as duas percentagens devem somar exatamente $100\ \%$.

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.

1. a) Explica por palavras tuas como é possível que a massa atómica da tabela seja $35,5\ \text{u}$.
2. b) Justifica qual dos dois tipos de átomos de cloro será mais abundante na natureza.

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 $\text{Cl} = 35,5\ \text{u}$, calcula a massa atómica do elemento $\text{X}$.
2. b) Procura-a na tabela periódica e identifica o elemento.
3. c) Escreve o nome completo do sal.

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

1. a) Quantas moléculas de água ($18\ \text{u}$) pesam o mesmo que uma molécula de glicose?
2. b) Quantas moléculas de hidrogénio ($2\ \text{u}$)?
3. 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.

1. a) Calcula a massa molecular média do ar. Pista: faz a média ponderada de cada massa de acordo com a sua percentagem.
2. b) Uma molécula de $\text{CO}_2$ ($44\ \text{u}$) pesa mais ou menos do que uma molécula «média» de ar?
3. 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:

1. a) O que pesa mais: duas moléculas de água ($18\ \text{u}$ cada uma) ou uma molécula de oxigénio ($32\ \text{u}$)?
2. b) E três moléculas de azoto ($28\ \text{u}$ cada uma) ou duas de dióxido de carbono ($44\ \text{u}$ cada uma)?
3. 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: $\text{H} = 1\ \text{u}$; $\text{C} = 12\ \text{u}$; $\text{O} = 16\ \text{u}$; $\text{S} = 32\ \text{u}$).

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