Relações numéricas fundamentais: Constante e número de Avogadro

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1 mol ⇒ 6,02×10²³ partículas 

Assim sendo, por uma “contagem indireta”, foi denominada como constante de Avogadro.

Observação: Constante de Avogadro é o número de átomos (6,02 · 10²³) existentes quando a massa atômica de um elemento é expressa em gramas.

Exemplos:

12u de C: massa de 1 átomo de C
12g de C: massa de 6,02 · 10²³ átomos de C
27u de Aℓ: massa de 1 átomo de Aℓ
27g de Aℓ: massa de 6,02 · 10²³ átomos de Aℓ
56u de Fe: massa de 1 átomo de Fe
56g de Fe: massa de 6,02 · 10²³ átomos de Fe

Observação:

IMPORTÂNCIA DA CONSTANTE DE AVOGADRO

Conhecendo-se a constante de Avogadro e a massa atômica de um elemento, é possível calcular a massa em gramas de um único átomo. Por exemplo, para se calcular a massa, em gramas, de um átomo de Mg (MA = 24u; constante de Avogadro =6,02 · 10²³), procedemos da seguinte forma:

Essa é a massa em gramas de um átomo de Mg.

O valor mais preciso da constante de Avogadro é 6,022045 ⋅ 10²³. A expressão constante de Avogadro é uma homenagem ao italiano Lorenzo Amedeo Avogadro (1776-1856), que lançou as ideias básicas que conduziram a esse conceito.

Conhecendo-se a constante de Avogadro e a massa atômica de um elemento, é possível calcular o número de átomos numa massa conhecida de um elemento qualquer.

Exemplo Geral:

Vamos calcular o número de átomos existentes em 48 g de Mg.

Esse é o número de átomos em 48 g de Mg.

Exemplos:

01. Considerando 90 g de escândio (Sc=45 u):

a) Qual é o número de mols? 
b) Qual é o número de átomos?

Resolução:

02. Em 80 g de metano, de fórmula molecular CH₄, (C=12, H=1):

a) Qual é o número de moléculas?
b) Qual é o número de mols?

Resolução:

03. Vamos calcular o total de átomos contidos em 49 g de H2SO4 (MA H = 1u; MA S = 32u; MA O =16u).

Resolução:

Cálculo do número de átomos:

Esse é o número de átomos em 49 g.

Generalizando:

Constante de Avogadro (6,02 · 10²³) é o número de espécies químicas (átomos, moléculas, fórmulas, íons etc.) existentes quando a massa atômica, a massa molecular e a massa-fórmula da espécie considerada são expressas em gramas.

04. Qual é a massa, em gramas, de 2,5 mols de ácido nítrico (HNO3)? Dados: H=1u; O=16u  e N=14u

Resolução:

Inicialmente, calculamos a massa molar:

M∗ = 1 + 14 + 3 ⋅ 16 = 63 g/mol

Utilizando proporção, temos:

Utilizando fórmula matemática, temos:

05. Qual é a massa, em gramas, de uma só molécula de água? Dados: H = 1u; O = 16u e NA = 6 · 10²³  partículas/mol.

Resolução:

Um mol de moléculas de água corresponde a 6,02 · 10²³ moléculas e tem massa de 18 g (M*).

06. Quantos átomos existem em 36 g de H₂O?

Resolução:

Seguindo o mesmo raciocínio do exemplo anterior, temos:

1 molécula de H₂O = 18u

1 mol de moléculas de H₂O = 6, 02 . 10²³ moléculas de H₂O = 18g . Portanto:

Mas o problema pergunta qual o número de átomos. Para isso, apliquemos a seguinte propriedade distributiva:

Portanto, em 36 g de H₂O existem 36,12 · 10²³ átomos.

Os elementos e as substâncias que se encontram nas fases sólida ou líquida possuem volume próprio, cuja variação em função da pressão ou da temperatura pode ser considerada desprezível.

Já os elementos e as substâncias que se encontram na fase gasosa não possuem volume próprio.

É uma característica do gás ocupar todo o volume do recipiente que o contém, e esse volume depende diretamente das condições de pressão e temperatura em que o gás se encontra.