6.1: A massa da fórmula e o conceito de toupeira

Objetivos de

• Calcule massas de fórmula para compostos covalentes e iônicos
• Defina a quantidade unidade-mol e a quantidade relacionada (número de Avogadro).
• Explique a relação entre massa, moles e número de átomos ou moléculas e realize cálculos derivando essas quantidades umas das outras

Podemos argumentar que a ciência química moderna começou quando os cientistas começaram a explorar os aspectos quantitativos e qualitativos da química. Por exemplo, a teoria atômica de Dalton foi uma tentativa de explicar os resultados das medições que lhe permitiram calcular as massas relativas dos elementos combinados em vários compostos. Entender a relação entre as massas dos átomos e as fórmulas químicas dos compostos nos permite descrever quantitativamente a composição das substâncias.

Massa da fórmula

Em um capítulo anterior, descrevemos o desenvolvimento da unidade de massa atômica, o conceito de massas atômicas médias e o uso de fórmulas químicas para representar a composição elementar das substâncias. Essas ideias podem ser estendidas para calcular a massa da fórmula de uma substância somando as massas atômicas médias de todos os átomos representados na fórmula da substância.

Massa da fórmula para substâncias covalentes

Para substâncias covalentes, a fórmula representa os números e tipos de átomos que compõem uma única molécula da substância; portanto, a massa da fórmula pode ser corretamente chamada de massa molecular. Considere o clorofórmio (CHCl ₃), um composto covalente antes usado como anestésico cirúrgico e agora usado principalmente na produção de tetrafluoretileno, o alicerce do polímero “antiaderente”, o Teflon. A fórmula molecular do clorofórmio indica que uma única molécula contém um átomo de carbono, um átomo de hidrogênio e três átomos de cloro. A massa molecular média de uma molécula de clorofórmio é, portanto, igual à soma das massas atômicas médias desses átomos. A figura\(\PageIndex{1}\) descreve os cálculos usados para derivar a massa molecular do clorofórmio, que é 119,37 amu.

Figura\(\PageIndex{1}\): A massa média de uma molécula de clorofórmio, CHCl ₃, é 119,37 amu, que é a soma das massas atômicas médias de cada um de seus átomos constituintes. O modelo mostra a estrutura molecular do clorofórmio.

Uma tabela e um diagrama são mostrados. A tabela é composta por seis colunas e cinco linhas. A linha do cabeçalho diz: “Elemento”, “Quantidade”, um espaço em branco, “Massa atômica média (a m u)”, um espaço em branco e “Subtotal (a m u)”. A primeira coluna contém os símbolos “C”, “H”, “C l” e uma célula em branco mesclada que percorre a largura das primeiras cinco colunas. A segunda coluna contém os números “1”, “1” e “3”, bem como a célula mesclada. A terceira coluna contém o símbolo de multiplicação em cada célula, exceto na última célula mesclada. A quarta coluna contém os números “12,01”, “1,008” e “35,45”, bem como a célula mesclada. A quinta coluna contém o símbolo “=” em cada célula, exceto na última célula mesclada. A sexta coluna contém os valores “12,01”, “1,008”, “106,35” e “119,37”. Há uma linha preta grossa abaixo do número 106,35. A célula mesclada sob as primeiras cinco colunas diz “Massa molecular”. À esquerda da tabela está um diagrama de uma molécula. Três esferas verdes estão ligadas a uma esfera preta um pouco menor, que também está ligada a uma esfera branca menor. As esferas verdes ficam abaixo e nas laterais da esfera preta, enquanto a esfera branca está localizada diretamente acima da esfera preta.

Da mesma forma, a massa molecular de uma molécula de aspirina, C ₉ H ₈ O ₄, é a soma das massas atômicas de nove átomos de carbono, oito átomos de hidrogênio e quatro átomos de oxigênio, o que equivale a 180,15 amu (Figura\(\PageIndex{2}\)).

Figura