Cálculos das Massas Átomos, Moléculas e Compostos Iônicos

                                                Cálculos das Massas                                         

                                   
                                   Cálculos Preliminares

                                                                  Exercícios
1) Calcular a quantidade de carvão gasta para produzir 7,0 milhões de toneladas de cal virgem em quilogramas e em toneladas.
Dados: na produção de 1,0 kg (1000 g) de cal virgem consome-se 0,312 kg de carvão.
Ao iniciar os cálculos devemos primeiramente  transformar os valores de toneladas para quilograma.

Adaptado do caderno do aluno ciências da natureza e suas tecnologias - química - 1ª série, volume 2 p. 4.

2) Calcular a quantidade de ferro gusa produzido num alto-forno em uma única vez,  sendo que o gasto da massa de carvão para a produção desse ferro foi de 3,64 x 10⁴ toneladas. 
Dados: 1,0 kg de ferro = 0,910 kg de carvão.

Adaptado do caderno do aluno ciências da natureza e suas tecnologias - química - 1º série, volume 2 p. 7.

3) Sabendo-se que a massa de 10,0 toneladas de calcário (CaCO3) produz a massa de 5,6 toneladas de cal virgem (CaO) e 4,4 toneladas de dióxido de carbono. Ao ser produzido a massa de 11,2 toneladas de cal virgem, quanto de calcário é necessário para obter esse valor e quanto de gás carbônico será liberado na calcinação do calcário?

Adaptado do caderno do aluno ciências da natureza e suas tecnologias - química - 1ª série, volume 2 p.21.
                                                       Exercícios
Para o aluno calcular. 

Para produzir 1 kg de cal virgem (CaO) necessita-se de 0,312 kg de carvão. 

4) De acordo com esse dado, quanto  de carvão eu devo gastar para produzir os valores da cal virgem abaixo relacionados?

7 t                             700 kg                1 t                     7  x  10⁶ t

7  x  10² t                  500 kg                10⁶ g                 7  x  10¹² g

7  x  10³ t                  0,5 t                    10⁹ g                 10 kg

Para produzir 1,0 kg de ferro gusa é necessário 0,910 kg de carvão.

5) Quanto de carvão eu devo gastar na produção dos seguintes valores de ferro gusa?

10⁵ t                   10⁹ kg                600 kg                  1 000 000 g  

10⁶ t                   10¹² kg              1800 kg               10 000 000 g

10⁶ kg                10³ t                    500 kg             100 000 000 g

 6) Qual a massa de gás carbônico produzido na combustão dos seguintes valores de carvão:

15 t                     100 kg                  5 kg                  12 kg  

18 t                   1000 kg              1800 g                  100 t

24 kg                      25 t                 500 g                1000 t

                         A Massa dos Elementos Químicos                     
A tabela abaixo mostra as massas dos elementos químicos na ordem crescente de seus números atômicos.

H	Hidrogênio	1,00797	1
He	Hélio	4,0026	4
Li	Lítio	6,941	7
Be	Berílio	9,0122	9
B	Boro	10,811	11
C	Carbono	12,01115	12
N	Nitrogênio	14,0067	14
O	Oxigênio	15,9994	16
F	Flúor	18,9984	19
Ne	Neônio	20,183	20
Na	Sódio	22,9898	23
Mg	Magnésio	24,312	24
Al	Alumínio	26,9815	27
Si	Silício	28,086	28
P	Fósforo	30,9738	31
S	Enxofre	32,064	32
Cl	Cloro	35,453	35,5
Ar	Argônio	39,948	40
K	Potássio	39,098	39
Ca	Cálcio	40,08	40
Sc	Escândio	44,956	45
Ti	Titânio	47,90	48
V	Vanádio	50,942	51
Cr	Cromo	51,996	52
Mn	Manganês	54,9380	55
Fe	Ferro	55,847	56
Co	Cobalto	58,93	59
Ni	Níquel	58,69	59
Cu	Cobre	63,55	63,5
Zn	Zinco	65,38	65
Ga	Gálio	69,72	70
Ge	Germânio	72,59	73
As	Arsênio	74,9216	75
Se	Selênio	78,96	79
Br	Bromo	79,90	80
Kr	kriptônio	83,80	84
Rb	Rubídio	85,47	85
Sr	Estrôncio	87,62	88
Y	Ítrio	88,91	89
Zr	Zircônio	91,22	91
Nb	Nióbio	92,91	93
Mo	Molibdênio	95,94	96
Tc	Tecnécio	98	98
Ru	Rutênio	101,1	101
Rh	Ródio	102,9	103
Pd	Paládio	106,4	106
Ag	Prata	107,9	108
Cd	Cádimio	112,4	112
In	Índio	114,8	115
Sn	Estanho	118,7	119
Sb	Antimônio	121,7	122
Te	Telúrio	127,6	128
I	Iodo	126,9	127
Xe	Xenônio	131,3	131
Cs	Césio	132,9	133
Ba	Bário	137,3	137
La	Lantânio	138,9	139
Ce	Cério	140,1	140
Pr	Preseodímio	140,9	141
Nd	Neodímio	144,2	144
Pm	Promécio	145,	145
Sm	Samário	150,4	150
Eu	Európio	152,0	152
Gd	Gadolínio	157,3	157
Tb	Térbio	158,9	159
Dy	Disprósio	162,5	162
Ho	Hólmio	164,9	165
Er	Érbio	167,3	167
Tm	Túlio	168,9	169
Yb	Ytérbio	173,0	173
Lu	Lutécio	175,0	175
Hf	Háfinio	178,5	178,5
Ta	Tântalo	180,9	181
W	Tungstênio	183,8	184
Re	Rênio	186,2	186
Os	Ósmio	190,2	190
Ir	Irídio	192,2	192
Pt	Platina	195,1	195
Au	Ouro	197,0	197
Hg	Mercúrio	200,6	200
Tl	Tálio	204,4	204
Pb	Chumbo	207,2	207
Bi	Bismuto	209,0	209
Po	Polônio	209	209
At	Astato	210	210
Rn	Radônio	222	222
Fr	Frâncio	223	223
Ra	Rádio	226	226
Ac	Actínio	227	227
Th	Tório	232	232
Pa	Protactínio	231	231
U	Urânio	238,0	238
Np	Netúnio	237	237
Pu	Plutônio	244	244
Am	Amerício	243	243
Cm	Cúrio	247	247
Bk	Berquélio	247	247
Cf	Califórnio	251	251
Es	Einstênio	252	252
Fm	Férmio	257	257
Md	Mendelévio	258	258
No	Nobélio	259	259
Lr	Laurêncio	260	260
Rf	Rutherfórdio	261	261
Db	Dúbnio	262	262
Sg	Seabórgio	263,1	263
Bh	Bóhrio	262,1	262
Hs	Hássio	265	265
Mt	Meitnério	269	269
Ds	Darmstácio	269	269
Rg	Roentgênio	272	272

Para efetuarmos cálculos químicos devemos ter primeiramente o conhecimento de unidade de massa atômica (u.m.a.)
.

                         A Unidade de Massa Atômica                            

Uma unidade de massa atômica (u.m.a.) corresponde a massa de um próton  ou de um nêutron, partícula positiva e neutra presentes no núcleo do átomo.

Podemos também dizer que um u.m.a. corresponde a um doze avos da massa do isótopo de carbono de massa 12 que pode ser representada pela figura abaixo.

O número 0,0833 corresponde ao isótopo de hidrogênio de massa 1.

Entretanto, somando as massas dos três isótopos de hidrogênio, hidrogênio de massa 1, hidrogênio de massa 2 e hidrogênio de massa 3 e dividimos por três, obtemos o valor da massa do isótopo de hidrogênio de massa dois, 0,166 que é a média das massas dos três isótopos. Esse valor será a unidade padrão para as massas dos elementos químicos da tabela periódica.

Como a massa de próton e do nêutron coincide com a massa do hidrogênio.

Ao valor de 0,166 encontrado anteriormente é acrescentado o número de Avogadro e teremos o peso de um átomo de hidrogênio.

                           O Número de Avogadro                                  

Ao pesquisar os gases ideais, nitrogênio, hidrogênio, o Italiano Avogadro percebeu que esses gases a mesma pressão e temperatura teriam o mesmo número de partículas preenchendo o mesmo espaço. A esse valor ele denominou de número de átomos presentes em um átomo-grama, molécula-grama, ou íons-grama que coincidia ao valor de 6,02 x 1023 partículas.

                                          Átomo – Grama                                 

Elemento  químico	Massa atômica	Átomo - grama	Número de partículas
H - hidrogênio	1 u.m.a.	1 g	6,02 x 10+23 átomos
O - oxigênio	16 u.m.a.	16 g	6,02 x 10+23 átomos
S – enxofre	32 u.m.a.	32 g	6,02 x 10+23 átomos
Ca - cálcio	40 u.m.a.	40 g	6,02 x 10+23 átomos
Fe - ferro	56 u.m.a.	56 g	6,02 x 10+23 átomos
Zn - zinco	65 u.m.a.	65 g	6,02 x 10+23 átomos
Hg - mercúrio	200 u.m.a.	200 g	6,02 x 10+23 átomos

Exemplos de átomo - grama.

1) Quantos átomos-grama há em 2 gramas do hidrogênio atômico (H)?

Dados massa do hidrogênio = 1

2) Quantos átomos-grama há em 5 gramas do hidrogênio atômico (H)?

3) Quantos átomos-grama  há em 15,2 gramas do hidrogênio atômico (H)?

4) Quantos átomos-grama há em 8 gramas do oxigênio atômico (O)?

Dados massa do oxigênio = 16

5) Quantos átomos-grama há em 10 gramas do elemento químico enxofre (S) e quantos átomos de enxofre há nessas dez gramas?

Dados massa do enxofre = 32

Se um átomo-grama de enxofre tem 6,02 x 1023 átomos de enxofre, então:

6) Em um átomo-grama de oxigênio (O) que corresponde a massa de 16,0 gramas, há 6,02 x 1023 átomos. Quantos átomos de oxigênio atômico há em:

a) 18,0 g?

 b) 12,0 g ?

Seguindo os exemplos dos itens a e b o aluno deverá calcular quantos átomos há nos  valores das massas do oxigênio apresentadas abaixo:

c) 6,5 g, d) 4,0 g, e) 2,0 g, f) 1,0 g, g) 0,9 g, h) 0,7 g, i) 0,5 g,  J) 0, 25 g, k) 0,125 g, l) 1,0 mg, m) 1,0 kg, n) 100,0 g.

d) O elemento químico cálcio é muito importante para o nosso organismo. A sua utilidade está na atuação como cátion nas células do coração, promovendo a força de contração do músculo cardíaco e mantendo juntamente com outros íons, a estabilidade dos "batimentos cardíacos", participa na formação e manutenção da estrutura óssea do nosso corpo. Na reposição do cálcio do seu corpo, uma pessoa ingere uma cápsula de 500 mg de cálcio diária. Quantos átomos de cálcio essa pessoa estará ingerindo a cada dia?

Dado: massa do Ca = 40 g

Assinale somente a alternativa correta.

a) 0,075 x 1021 átomos de cálcio. 

b) 1,75   x 1023 átomos de cálcio.

c) 7,5     x 1021 átomos de cálcio.

d) 0,5     x 1023 átomos de cálcio.

e) 1,5     x 1021 átomos de cálcio.

                                  O Peso de um Átomo                               

O peso de um átomo é a sua massa dividida pelo número de Avogadro. É dado pela expressão abaixo:

1) Qual é o peso de um átomo de hidrogênio (H) se a sua massa é 1.

2) Qual é o peso de um átomo de carbono (C) cuja massa é 12.

3) Qual é o peso de 6,02 x 10+²³ átomos de carbono (C).

                                Exercícios de fixação                               

4) Qual é o peso (massa) de:

a) 1 átomo de sódio (Na)?

b) 2 átomos de sódio (Na)?

c) 3 átomos de sódio (Na)?

O aluno deve continuar os cálculos a seguir.

d) 5 átomos de sódio (Na)?                     j) 1010 átomos de sódio (Na)

e) 10 átomos de sódio (Na)                    k) 1015 átomos de sódio (Na)?

f)  102 átomos de sódio (Na)?                  l) 1020 átomos de sódio (Na)?

g) 103 átomos de sódio (Na)?                m) 1023 átomos de sódio (Na)?

h) 104 átomos de sódio (Na)?                 n) 1025 átomos de sódio (Na)?

i) 106 átomos de sódio (Na)?                  o) 1030 átomos de sódio (Na)?

         Número de Massa de um Elemento Químico                  

Achamos a massa de um elemento químico multiplicando as massas de cada um de seus isótopos naturais encontrados na natureza pela sua porcentagem, somando os resultados do valor encontrado para cada um e dividindo pela somatória de suas porcentagens.

Por exemplo: como achar a massa do átomo de cloro?

Atualmente são conhecidos 17 isótopos de cloro, Cl 31; Cl 32; Cl 33; Cl 34; Cl 35; Cl 36; Cl 37; Cl 38; Cl 39; Cl 40; Cl 41; Cl 42; Cl 43; Cl 44; Cl 45; apenas dois isótopos são abundantes na natureza Cl 35 e Cl 37.

Isótopo 1 do cloro de massa 34,969 u.m.a. é encontrado na natureza 75,4%.

Isótopo 2 do cloro de massa 36,966 u.m.a. é encontrado na natureza 24,6%. 

Calculando a média dos dois isótopos:

  Mol de Moléculas – Molécula - grama  

Substância	Molécula	Massa molecular	Molécula- grama	Número de moléculas
Gás hidrogênio	H2	2 u.m.a.	2 g	6,02 x 1023
Água	H2O	18 u.m.a.	18 g.	6,02 x 1023
Ácido sulfúrico	H2SO4	98 u.m.a.	98 g.	6,02 x 1023
Hidróxido de sódio	NaOH	40 u.m.a.	40 g.	6,02 x 1023
Hidróxido de alumínio	Al (OH)3	78 u.m.a.	78 g.	6,02 x 1023
Sacarose	C12H22O11	342 u.m.a.	342 g.	6,02 x 1023
Ácido acetilsalicilico	C9H8O4	180 u.m.a.	180 g.	6,02 x 1023
Cafeína	C6H10N4O2	170 u.m.a.	170 g.	6,02 x 1023

O Número de Átomos e Elementos Químicos Presentes em Uma Molécula 

A molécula do gás hidrogênio.

É formada por apenas 1 elemento químico, hidrogênio, e possui 2 átomos.

A molécula da água.

É formada por 2 elementos químicos diferentes, o hidrogênio e o oxigênio, no total a molécula possui 3 átomos.

A molécula do ácido sulfúrico

É formada por 3 elementos químicos diferentes, o hidrogênio, enxofre e oxigênio, no total a molécula possui 7 átomos.

A molécula do hidróxido de alumínio.

É formada por 3 elementos químicos diferentes, o alumínio, oxigênio e hidrogênio, no total a molécula possui 7 átomos.

A molécula da aspirina, (ácido acetilsalicílico)

É formada por 3 elementos químicos diferentes, o carbono, hidrogênio e o oxigênio, no total a molécula possui 9 carbonos, 8 hidrogênios, 4 oxigênio, 21 átomos.

                  Como Calcular a Massa de Uma Molécula               

Para calcularmos a massa de uma molécula, basta somarmos os valores das massas de seus elementos químicos.

Calcular a massa da água.

Calcular a massa do ácido sulfúrico.

Calcular a massa do hidróxido de cálcio

Calcular a massa da sacarose da cana-de-açúcar.

Calcular a massa do ácido acetilsalicílico, analgésico e antipirético.

Calcular a massa da molécula de cafeina, estimulante do café.

                                                           Exercícios

Calcular as seguintes massas moleculares e compostos iônicos.

 HCl; b) H2S; H3AsO4; HBr; HI; H2SO4; H3PO4; H2CO3; CH3COOH; HClO4; H4P2O7; H2CrO4; NaOH; KOH; LiOH; Al(OH)3; Mg(OH)2; Fe(OH)3; Ca(OH)2; NH4OH; Pb(OH)4;Cu(OH)2; Ba(OH)2; NaCl; NaHCO3; Li2CO3; MgSO4:Na2SO4; NaHPO4; BaSO4; (NH4)2CO3; FeSO4; CaSO4; KNO3; NO; NO2; Cl2O3; SO3; Al2O3; SiO2; C12H22O11; C8H10N4O2; CH3(CH2)16CH3

Dado as massas:

H = 1; Cl = 35,5; S = 32; As = 75; O = 16; Br = 80; I = 127; P = 31; C = 12; Cr = 52; Na = 23; K = 39; Mg = 24; Fe = 56; Ca = 40; N = 14; Pb = 207; Cu = 63,5; Ba = 138; Li = 7; Al = 27; Si = 28

Calculando as massas

HCl = 1  +  35,5 = 36,5 u.m.a.

H2S = (1 x 2) + 32 = 2 + 32 = 34 u.m.a.

H3AsO4 = (1 x 3) + 75 + (4 x16) = 3 + 75 + 64 = 142 u.m.a.

H Br = .........................................................................................................

HI = .............................................................................................................

                           Mol e Números de Mol                                  

Mol é a massa representativa de um elemento químico, molécula ou de substâncias, sabendo que há nesse valor o número embutido de 6,02 x 1023 partículas.

Substância	Átomo	Molécula ou composto iônico	Massa  grama (s)	Número de partículas	Número de mol
Hidrogênio	H	-	1,0	6,02 x1023	1 mol
Oxigênio	O	-	16,0	6,02 x1023	1 mol
Cálcio	Ca	-	40,0	6,02 x1023	1 mol
Ferro	Fe	-	56,0	6,02 x1023	1 mol
Ouro	Au	-	197,0	6,02 x1023	1 mol
Gás hidrogênio	-	H2	2,0	6,02 x1023	1 mol
Água	-	H2O	18,0	6,02 x1023	1 mol
Cloreto de sódio	-	NaCl	58,5	6,02 x1023	1 mol
Eugenol	-	C10H12O2	164,0	6,02 x1023	1 mol
Sacarose	-	C12H22O11	342,0	6,02 x1023	1 mol

Exercícios

Calcular o número de mol 
        
1) Ao adoçar uma xícara de café o uma pessoa colocou uma colher de açúcar sacarose de 15 g. Quantos mol de açúcar o indivíduo ira tomar?

           

2) Quantos mols há em 2,0 gramas do gás hidrogênio?

Gás hidrogênio - H2  - massa = 1  x  2 = 2 u.m.a. = 2,0 g = 1 mol.

3) Quantos mols há em 5,0 g do gás hidrogênio?

4) O gás cloro (Cl2) tem massa = 71 u.m.a. = 71 g = 1 mol. 

Pergunta-se: quanto em mol de gás cloro há em 7,1 g? 

5) Considerando que um litro de água pura a 25 ºC e 1 atmosfera de pressão pesa 1,0 kg, calcule quantos mols dessa água há no litro. Dados H = 1; O = 16

1 mililitro (mL) de água = 1,0 grama

6) O medicamento hidróxido de alumínio, usado contra acidez estomacal, coadjuvante no tratamento de úlcera gástrica e duodenal e também esofagite de refluxo,  vem numa embalagem que contém 240 mL na forma de suspensão oral na dosagem de 6% de Al(OH)3. Quanto mols da substância ativa há no conteúdo desse frasco? Considerar suspensão = 1,0 g/mL. 

1mol de Al(OH)3 = 27 + (3 x 16) + (3 x 1) = 27 + 48 + 3 =78g.

7) Um médico receita para um indivíduo adulto, necessitando de suplemento de cálcio o valor correspondente a 4 cápsulas por dia de 500 mg de CaCO3, casca de ostras de pureza 100%. A partir desses dados você é capaz de dizer qual a necessidade diária de cálcio desse paciente e quanto ele ingere por dia?

Dados: Ca = 40u; C = 12 u; O = 16 u. 

Como o paciente toma 4 cápsulas por dia: 

Adaptado - Química - o homem e a natureza. Geraldo Jose Covre. Ed. FTD, 2000. Vol. 1 p. 384, questão 79 -Fuvest - SP. 

                       Para o Aluno Calcular                                  

7) Sabendo-se que um mol da substância  iônica cloreto de sódio (NaCl) corresponde a 58,5 gramas, calcule quantas gramas há em: 

0,1 mol       0,4 mol         0,7 mol           0,01 mol        0,07 mol           2,0 mol

0,2 mol       0,5 mol         0,8 mol           0,03 mol        0,09 mol           3,0 mol

0,3 mol       0,6 mol         0,9 mol           0,05 mol        0,095 mol         3,5 mol

8) Um mol de ácido sulfúrico (H2SO4) corresponde a 98 gramas. Quanto(s) mol de ácido sulfúrico haverá em:

196,0 g          490,0 g            49,0 g            6,25 g                 0,78 g

294,0 g          588,0 g           24,5 g             3,125 g               0,39 g

392,0 g          600,0 g           12,5 g             1,5625 g             0,195 g

8) Contar o número de átomos e calcular as massas das moléculas do éter comum e do éter vinílico.

                           éter comum                                                             éter vinílico

Contar o número de átomos e calcular a massa da molécula do Eugenol.   

Contar o número de átomos e calcular a massa da molécula do ácido acetil salicílico.                                                            

                                                                                          Ácido acetil salicílico

Contar o número de átomos e calcular as massas das moléculas da norepinefrina e da clorpromazida.                              

        Norepinefrina                                                                  clorpromazida 

Contar o número de átomos e calcular as massas das moléculas da vitamina B6 e B2.  

                 Vitamina B6                                                          Vitamina B2