Química10: massa e tamanho do átomo

Química10Massa e tamanho dos átomos

Raquel Antunes

Massa e tamanho dos átomos

I. Ordens de grandeza e Escalas de comprimento

II. Dimensões à escala atómica

III. Massa isotópica e Massa atómica relativa média

IV. Quantidade de matéria e Massa Molar

V. Fração molar e Fração mássica

2

Ordens de grandeza e escala de comprimento

› Notação Científica

Altura do ser humano 170 cm= 1,7 × 10−2m

Tamanho da célula de pele 7µm = 7 × 10−6m

Átomo de berílio 120pm = 1,2 × 10−10m

y x 10p

em que 1 ≤ y < 10 e p é um número inteiro, positivo ou negativo.

3

› Ordem de grandeza

Altura do ser humano 1,7 × 10−2m; OG= 10−2

Tamanho da célula de pele 7 × 10−6m; OG= 10−5

Átomo de berílio 1,2 × 10−10m; OG= 10−10


y x 10p

em que: y < 3,16 10p ; y > 3,16 10p+1

4


› Múltiplos e Submúltiplos

5

Múltiplos Submúltiplos

Nome do prefixo

Símbolo do prefixo

Fatormultiplicador

Nome do prefixo

Símbolo do prefixo

Fator multiplicador

giga G 109 micro µ 10-6

mega M 106 nano n 10-9

quilo k 103 pico p 10-12

mili m 10-3


› Nanotecnologia

A nanotecnologia estuda a manipulação da matéria à escalamolecular e atómica. Pequenas mudanças na estrutura damatéria, de tamanho nanométrico, acarretam significativasmudanças nas suas caraterísticas químicas e físicas criandonovos materiais.

Aplicações: sensores, células solares na área Aerospacial; filmesultrafinos em TIC; tecidos artificiais em Medicina; Energia;sensores, ecomateriais em Transporte e Ambiente.

6

Dimensões à escala atómica

›ÁtomoO átomo é constituído por um núcleo (nucleões= protões e neutrões) e por um espaço grande e vazio onde se movimentam os eletrões.

O átomo é uma partícula neutra. Quando cede eletrões transforma-se num catião (ião de carga positiva); quando recebe eletrões forma-se num anião (ião de carga negativa)

A massa do átomo é aproximada à massa dos nucleões. A massa do protão é semelhante ao do neutrão enquanto que a massa do eletrão é cerca de 1000x inferior.

7

Massa isotópica e Massa atómica relativa média

› Representação do átomo/ião

8

Carga elétrica

Número de

massa

Número atómico

Símbolo químico


› Número Atómico e Massa Atómica

1022𝑁𝑒= 10 protões, 10 eletrões, 22-10=12 neutrões;

1634𝑆2−= 16 protões, 16+2=18 eletrões, 34-16=18 neutrões;

1327𝐴𝑙3+= 13 protões, 13-3=10 eletrões, 27-13 neutrões.

9

Número Atómico (Z)= número de protões

Número de massa (A)= número de neutrões + Z


› Massa Atómica relativa média

– Pela massa dos isótopos:

– Por referência:

Ar(N)=14 significa que, em média a massa do átomo de azoto

é 14x superior a1

12da massa do átomo carbono- 12.

10

Ar(X)= 𝐴𝑟(𝑋𝑖) × %𝑋𝑖

100

Xi- isótopo de X; %- abundância

› Isótopos

Isótopos são átomos com o mesmo número atómico, masdiferente número de massa.

11



› Exemplo:

1. Massa atómica relativa

Ar(Si)=29,973770 × 3,0921+28,976495 × 4,6858 + 27,976927 × 92,2232

100= 28,085%

2. Interpretar a proximidade do valor da massa atómica relativa do Si com o valor da massa isotópica do Si-28.

A massa atómica relativa é mais próxima da massa do isótopo Si-28 porque o seuvalor resulta da média ponderada dos isótopos, tendo maior contributo a massado isótopo mais abundante (Si-28).

12

Isótopo Massa Isotópica Abundância Relativa %30𝑆𝑖 29,973770 3,0921

29𝑆𝑖 28,976495 4,6858

28𝑆𝑖 27,976927 92,2232


› Massa Molecular relativa

› M(𝐻2𝑂2) = 2 × 1 + 2 × 16 = 34

M(𝐻2𝑂2) = 34 significa que, em média a massa da molécula de

𝐻2𝑂2 é 34x superior a1

12da massa do átomo carbono- 12.

13

M(𝐴𝛼𝐵𝛽𝐶𝛾)=α × 𝐴𝑟 𝐴 + 𝛽 × 𝐴𝑟 𝐵 + 𝛾 × 𝐴𝑟(𝐶)

Quantidade de matéria e Massa molar

› Quantidade de matéria (mol)

É a porção de uma entidade que contém um número departículas igual ao número de átomos existentes em 12g doisótopo de carbono-12.

› Número de Avogadro

Numero de partículas existentes numa mol

14

𝑵𝑨 =6,022 x 1023


› Número de partículas

15

𝑁𝐴 =𝑵

𝒏

𝑁 = 𝑛 × 𝑁𝐴

N-número de partículas; n-quantidade de matéria (mol); 𝑁𝐴-

número de Avogadro (mol-1)


› Massa Molar (g/mol)

Massa de uma mol de substância

16

𝑀 =𝑚

𝑛

M(𝐴𝛼𝐵𝛽𝐶𝛾)=α × 𝐴𝑟 𝐴 + 𝛽 × 𝐴𝑟 𝐵 + 𝛾 × 𝐴𝑟(𝐶)


› Exemplo

Em 18 g de água existem 6,022 x 1023 moléculas de água.

1. Indique qual é o número de moléculas de água que existe em 36 g de água.

18g de água ----- 6,022 x 1023 moléculas de água

36g de água ----- x

6,022 x 1023×3618

= 12,046 x 1023 moléculas de água

17

18

2. Determine o número de átomos que existe em 36 g de água.

𝑀 𝐻2𝑂 = 2 × 1 + 16 = 18 𝑔/𝑚𝑜𝑙

𝑛 =36

18= 2𝑚𝑜𝑙

𝑁 = 2 × 6,022 x 1023 = 1,2044 x 1024 moléculas de água

1 molécula de água ----- 3 átomos

1,2044 x 1024 moléculas de água ----- x

x= 3, 64x1024 átomos

19

3. Determine o número de átomos de H e O que existe em 36 g de água.

1 molécula de água ----- 2 átomos de H


x= 2,4088x1024 átomos de H

1 molécula de água ----- 1 átomo de O


X= 1,2044 x 1024 átomos de O

20

4. Um copo contém 0,0100 mol de cloreto de magnésio (𝑀𝑔𝐶𝑙2). Quantos iões existem no copo?

1 molécula de 𝑀𝑔𝐶𝑙2 tem 1 ião de 𝑀𝑔2+ e 2 iões de 𝐶𝑙−.

n(𝑀𝑔2+ )=n(𝑀𝑔𝐶𝑙2)=0,0100 moln(𝐶𝑙−)=2×n(𝑀𝑔𝐶𝑙2)=0,0200 mol

N(𝑀𝑔2+) = 0,0100 × 6,022 x 1023 = 6,02 x 1021 iões.

N(𝐶𝑙−) = 0,0200 × 6,022 x 1023 = 1,20 x 1022 iões.

N(total)= 6,02 x 1021 + 1,20 x 1022= 1,80 x 1022 iões.

Fração Molar e Mássica

› Fração Molar numa mistura

› Fração Mássica numa mistura

A fração mássica pode vir em percentagem 21

22

1. De 28,87 g de uma amostra de ar, 6,72g são de oxigénio, 𝑂2 . Considere que o ar da amostra é constituído apenas por oxigénio e nitrogénio, 𝑁2.

a) Determine a fração molar de cada componente na amostra de ar.

𝑀 𝑂2 = 2 × 16 = 32 𝑔/𝑚𝑜𝑙 𝑀 𝑁2 = 2 × 14 = 28 𝑔/𝑚𝑜𝑙

𝑛(𝑂2)=6,72

32= 0,21𝑚𝑜𝑙 𝑛(𝑁2)=

(28,87−6,72)

28= 0,79𝑚𝑜𝑙

𝑥𝑂2 =0,21

0,21+0,79= 0,21 𝑥𝑁2 =

0,79

0,21+0,79= 0,79

b) Determine a fração mássica de cada componente na amostra de ar.

𝑤𝑂2 =6,72

28,78= 0,23 𝑤𝑁2 =

28,78−6,72

28,78= 0,77

c) Determine a percentagem mássica de azoto

𝑤𝑁2 =28,78−6,72

28,78= 0,77 ×100=77%

Fração Molar e Mássica

› Fração Molar em 𝑨𝜶𝑩𝜷𝑪𝜸

› Fração Mássica em 𝑨𝜶𝑩𝜷𝑪𝜸

23

𝑥𝐴 =𝛼

𝛼 + 𝛽 + 𝛾

𝑤𝐴 =𝛼×𝐴𝑟(𝐴)

𝑀𝑟(𝐴𝛼𝐵𝛽𝐶𝛾)×(𝛼 + 𝛽 + 𝛾)

24

1. Segundo o butano de fórmula química 𝐶4𝐻10.a) Determina fração mássica de C e H neste hidrocarboneto.

Ar(C)=12 Ar(H)=1

M(𝐶4𝐻10)= 4×12+10×1= 58

𝑤𝐶 =4×12

58× 14 = 11,59 𝑤𝐻 =

10×1

58× 14 = 2,4

11,59+ 2,4= 13,99

b) Determina a fração molar de C e H no mesmo hidrocarboneto

𝑥𝐶 =4

4+10= 0,29 𝑥𝐻 =

10

4+10= 0,71

0,29+ 0,71= 1

Química10: massa e tamanho do átomo

Education

Transcript of Química10: massa e tamanho do átomo