O que é mol?

Afinal, o que é mol? O mol é uma unidade pertencente ao Sistema Internacional (SI) para determinar a quantidade de matéria presente em um sistema. Comumente representado pela letra “n”, o mol equivale à quantidade conhecida como número de Avogadro, que é 6,02214076 x 10²³ entidades elementares. Pode ser determinado a partir da quantidade de entidades elementares presentes no sistema, a partir da massa da substância ou até mesmo do volume de um gás.

O mol serviu para definir grandezas importantes na Química, como a massa molar, que é a quantidade de massa referente a 1 mol de alguma substância, e o volume molar, que é o volume ocupado por 1 mol de qualquer gás em condições específicas de pressão e temperatura. Graças ao mol é possível ter noção da quantidade de partículas envolvidas em processos químicos em pequena e larga escala, sendo essencial para o cotidiano dessa ciência.

Leia também: O que é molaridade ou concentração molar?

Tópicos deste artigo

• 1 - Resumo sobre mol
• 2 - Como calcular o mol?
• 3 - 1 mol equivale a quantos gramas?
• 4 - Para que serve o mol?
• 5 - Diferenças entre mol e massa molar
• 6 - Mol e constante de Avogadro
• 7 - Relação entre mol e volume molar
• 8 - Exercícios resolvidos sobre mol

Resumo sobre mol

• O mol é uma unidade de quantidade, representado pela letra n, que equivale a 6,02214076 x 10²³ entidades elementares.
• O mol pode ser obtido a partir da massa de uma substância presente, pelo volume de um gás ou pela quantidade total de entidades elementares presentes no sistema.
• A quantidade de massa referente a 1 mol de alguma substância é chamada de massa molar, possuindo a unidade g/mol.
• O volume molar é a quantidade de volume que 1 mol de qualquer gás ocupa em uma condição específica de pressão e temperatura.
• A constante de Avogadro é uma constante de proporcionalidade que permite quantificar o número de entidades elementares presentes em um sistema.
• O mol é uma grandeza muito importante para o cotidiano da Química, pois permite contabilizar a quantidade de matéria presente em quantidades macroscópicas.

Como calcular o mol?

O mol é a unidade do Sistema Internacional (SI) para quantidade de substância (ou matéria). A quantidade de substância faz referência à quantidade de entidades elementares — átomos, moléculas, íons ou elétrons, por exemplo — em um sistema. Comumente, o mol é representado pela letra “n” e 1 mol equivale a, exatamente, 6,02214076 x 10²³ entidades elementares.

O mol pode ser calculado de diversas formas:

• Pela massa de uma substância presente:

\(n=\frac{\text{massa da substância}}{\text{massa molar da substância}}\)

• Pelo volume do gás (CNTP):

\(n=\frac{\text{volume do gás}}{22,4\ L}\)

• Pela equação dos gases ideais (Clapeyron, fora das CNTP):

\(n=\frac{P\cdot V}{R\cdot T} \)

Nessa equação, P é a pressão do gás, V é o volume do gás, R é a constante dos gases ideais e T é a temperatura.

• Pela quantidade total de entidades elementares:

\(n=\frac{\text{quantidade total de entidades elementares}}{6\cdot 10^{23}}\)

1 mol equivale a quantos gramas?

A massa correspondente a 1 mol é variável, pois irá depender da substância à qual nos referimos. Compostos moleculares, metálicos e iônicos são formados por diferentes átomos, os quais têm diferentes massas e, portanto, produzem diferentes massas para sua quantidade de 1 mol.

A quantidade de massa referente a 1 mol da substância é chamada de massa molar, a qual é numericamente igual à massa atômica (contida na Tabela Periódica, por exemplo).

Para que serve o mol?

O mol permite que tenhamos a dimensão do número exato de partículas com as quais estamos trabalhando. Deve-se atentar que átomos possuem comprimento na ordem de nanômetros, não sendo observados mesmo com os melhores instrumentos ópticos disponíveis.

No cotidiano do mundo macroscópico, o mol nos permite ter a dimensão de sistemas químicos diversos, seja em pequena escala (como nas bancadas dos laboratórios), seja em larga escala (como nos reatores industriais), trazendo mais precisão nas quantidades utilizadas ou produzidas em um processo químico.

Por exemplo, o conhecimento do mol é imprescindível para os cálculos estequiométricos e para os demais cálculos químicos, o que permite a otimização e avaliação de processos, auxiliando-nos a mensurar a quantidade gasta de um reagente, a quantidade obtida de determinado produto, o rendimento da reação química, entre outros fatores importantes.

e também: Você sabe o que é fração molar?

Diferenças entre mol e massa molar

O mol é uma unidade de quantidade, enquanto a massa molar é uma quantidade padrão de massa, padrão esse que é exatamente 1 mol, ou seja, a massa molar é a massa referente à quantidade de 1 mol de alguma coisa. Complementarmente, pode-se dizer que a massa molar se refere à massa de 6,02214076 x 10²³ entidades elementares. A unidade para massa molar é g/mol (ou g.mol⁻¹).

Por sorte e conveniência, a massa molar é numericamente igual à massa atômica, permitindo que os químicos utilizem apenas uma única tabela de referência para massa.

Mol e constante de Avogadro

A constante de Avogadro é uma constante de proporcionalidade entre a quantidade de entidades elementares (mol, n) e a quantidade total de entidades existentes no sistema (N). Assim, pode-se dizer que:

\(N = n\cdot N_A\)

A constante de Avogadro é numericamente igual ao número de Avogadro, que é 6,02214076 x 10²³_­, porém apresenta a unidade “por mol” (mol⁻¹). Por isso, N_A = 6,02214076 x 10²³ mol⁻¹. Na maioria das vezes, tal valor é aproximado para 6 x 10²³ por questões de comodidade.

Por meio da quantidade de mols presentes e da constante de Avogadro, é possível determinar a quantidade total de entidades presentes no sistema, sejam essas entidades átomos, moléculas, íons, elétrons, entre outros. A constante de Avogadro pertence ao Sistema Internacional de Unidades (SI).

Relação entre mol e volume molar

Assim como a massa molar apresenta a quantidade de massa referente à quantidade de 1 mol de alguma coisa, o volume molar apresenta o volume ocupado por 1 mol de qualquer gás em alguma condição específica de pressão e temperatura.

Deve-se padronizar as condições de pressão e temperatura, pois uma alteração nessas grandezas causa uma alteração no volume do gás, mas não na sua quantidade de matéria presente. Entre as condições mais trabalhadas, temos as condições normais de temperatura e pressão (CNTP), que estabelecem uma pressão de 1 atmosfera e temperatura igual a 0 ºC (273,15 K). Nas condições de CNTP, o volume molar é igual a 22,4 L/mol, ou seja, 1 mol de qualquer gás ocupa um volume correspondente a 22,4 litros.

Exercícios resolvidos sobre mol

Questão 1

(UFRR)

“O garimpo ilegal traz inúmeras consequências danosas ao meio ambiente, destruindo os cursos d'água, afetando a fauna local e impactando diretamente a vida de populações que vivem próximas a regiões exploradas. Em uma operação deflagrada pela Polícia Federal em julho de 2022, para combater o garimpo ilegal, cerca de 39 quilos de ouro em barras foram apreendidos.”

(Fonte: https://g1.globo.com/fantastico/noticia/2022/07/10/baroes-doouro-ilegal-no-brasil-dinheiro-movimentado-as-margens-da-leichegou-a-r-16-bilhoes-em-dois-anos.ghtml)

Supondo que cada barra de ouro continha 1,576 kg, podemos afirmar que o número de átomos de ouro presente em cada barra é de aproximadamente:

A) 4,8 x 10²³

B) 1,2 x 10²³

C) 4,8 x 10²⁴

D) 4,8 x 10²²

E) 2,4 x 10²³

Resolução:

Alternativa C.

O número de átomos pode ser calculado pela expressão N = n · N_A. Contudo, o número de mols deve ser obtido a partir da massa de ouro presente na barra, por meio da expressão:

\(n=\frac{\text{massa do ouro}}{\text{massa molar do ouro}}=\frac{1,576 kg}{197\frac{g}{mol}}=\frac{1576 g}{197\frac{g}{mol}}=8\ mols \)

Logo, o número de átomos de ouro presente é:

N = 8 · 6 x 10²³

N = 48 x 10²³ átomos de ouro

N = 4,8 x 10²⁴ átomos de ouro

Questão 2

(UEA Específico Biológicas) Leia o texto para responder a questão.

A substância presente nas pimentas vermelha e verde, responsável por sua ação picante, é a capsaicina (massa molar = 305 g/mol). Suas propriedades farmacológicas permitem que essa substância seja usada como princípio ativo em analgésicos.

A pimenta vermelha é cultivada em regiões de clima tropical e o solo ideal para o seu cultivo apresenta concentração de íons H⁺ = 10^–6 mol/L, a 25 ºC.

Considerando a constante de Avogadro igual a 6 x 10²³ mol^–1 , a quantidade de moléculas de capsaicina contida em 122 g desse princípio ativo é:

A) 6,2 x 10²⁴

B) 1,5 x 10²³

C) 2,4 x 10²³

D) 1,5 x 10²⁴

E) 2,4 x 10²²

Resolução:

Alternativa C.

Para se saber a quantidade de moléculas de capsaicina em 122 gramas, deve-se, antes, determinar o número de mols presentes nessa massa, por meio da expressão:

\(n=\frac{\text{massa de capsaicina}}{\text{massa molar de capsaicina}}=\frac{122 g}{305\frac{g}{mol}}=0,4\ mol \)

O número total de moléculas, portanto, é:

N = n · N_A

N = 0,4 · 6 x 10²³

N = 2,4 x 10²³ moléculas de capsaicina

Fontes

ATKINS, P.; JONES, L.; LAVERMAN, L. Príncípios de Química: Questionando a vida e o meio ambiente. 7. ed. Porto Alegre: Bookman, 2018.

DO CANTO, E. L.; LEITE, L. L. C.; CANTO, L. C. Química – na abordagem do cotidiano. 1. ed. São Paulo: Moderna, 2021.

HAYNES, W. M. (ed.) CRC Handbook of Chemistry and Physics. 95^a ed. CRC Press: 2014.

INTERNATIONAL UNION OF PURE AND APPLIED CHEMISTRY – IUPAC. Glossary of used in physical organic chemistry. Pure and Applied Chemistry, Reino Unido, 1994.