Question

4) A relação entre a quantidade de átomos e uma determinada massa da substância é um dos marcos na História da Química, pois é um dos exemplos que envolvem grandes números. Considere os sistemas a seguir:
I. 10 mol de Hidrogênio ( H2)
II. 100 mol de hélio
III. 100 g de oxigênio ( O2)
Determine a ordem crescente de volume molar nos sistemas anteriores.

Answer 1

A ordem crescente de volume molar fica:

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$\Large\text{ \bf{O_{2}~<~H_{2}~<~He} }$

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Em 1 mol, o volume molar para qualquer gás é igual à 22,4 L na CNTP (condições normais de temperatura e pressão).

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I. 10 mol de hidrogênio (H₂):

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Sabendo que 1 mol = 22,4 L, então 10 mol terá quanto de volume?

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 1 mol --------------- 22,4 L

10 mol ---------------   x

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$\large1~mol~.~x~=~10~mol~.~22,4~L\\\\\\\largex~=~\dfrac{10~mol~.~22,4~L}{1~mol}\\\\\\\largex~=~\dfrac{10~m\backslash\!\!\!ol~.~22,4~L}{1~m\backslash\!\!\!ol}\\\\\\\largex~=~\dfrac{10~.~22,4~L}{1}\\\\\\\large\text{ \boxed{\boxed{\bf{x~=~224~L}}} }$

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II. 100 mol de hélio (He):

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Sabendo que 1 mol = 22,4 L, então 100 mol terá quanto de volume?

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    1 mol --------------- 22,4 L

100 mol ---------------   x

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$\large1~mol~.~x~=~100~mol~.~22,4~L\\\\\\\largex~=~\dfrac{100~mol~.~22,4~L}{1~mol}\\\\\\\largex~=~\dfrac{100~m\backslash\!\!\!ol~.~22,4~L}{1~m\backslash\!\!\!ol}\\\\\\\largex~=~\dfrac{100~.~22,4~L}{1}\\\\\\\large\text{ \boxed{\boxed{\bf{x~=~2240~L}}} }$

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III. 100 g de oxigênio (O₂):

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Primeiro precisamos encontrar a massa molecular do gás oxigênio. Para isso devemos observar a massa atômica (em u) do oxigênio na tabela periódica e em seguida multiplicar por 2, pois existem 2 átomos desse elemento formando o gás (O₂).

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Massa atômica ⇒ 16 u

Massa molecular ⇒ 16 u × 2 = 32 u

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Agora vamos descobrir a massa molar (em g/mol). Isso é fácil, pois é o mesmo valor da massa molecular:

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Massa molar ⇒ 32 g/mol

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Então 1 mol de O₂ possui 32, mas a questão afirma que existem 100 g. Quanto equivale 100 g em mol?

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1 mol --------------- 32 g

  x    ---------------  100 g

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$\large32~g~.~x~=~1~mol~.~100~g\\\\\\\largex~=~\dfrac{1~mol~.~100~g}{32~g}\\\\\\\largex~=~\dfrac{1~mol~.~100~\backslash\!\!\!g}{32~\backslash\!\!\!g}\\\\\\\largex~=~\dfrac{1~mol~.~100}{32}\\\\\\\largex~=~\dfrac{100~mol}{32}\\\\\\\large\text{ \boxed{\boxed{\bf{x~=~3,12~mol}}} }$

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Sabemos que 1 mol = 22,4 L, então em 3,12 mol qual será o volume? Vamos realizar uma última regra de três simples para descobrir:

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 1 mol    --------------- 22,4 L

3,12 mol ---------------   x

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$\large1~mol~.~x~=~3,12~mol~.~22,4~L\\\\\\\largex~=~\dfrac{3,12~mol~.~22,4~L}{1~mol}\\\\\\\largex~=~\dfrac{3,12~m\backslash\!\!\!ol~.~22,4~L}{1~m\backslash\!\!\!ol}\\\\\\\largex~=~\dfrac{3,12~.~22,4~L}{1}\\\\\\\large\text{ \boxed{\boxed{\bf{x~=~70~L}}} }$

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Os volumes molares encontrados foram:

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⇒ H₂ = 224 L

⇒ He = 2240 L

⇒ O₂ = 70 L

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Portanto, a ordem crescente fica:

✅ $\Large\text{ \bf{O_{2}~<~H_{2}~<~He} }$

$OBS:~o~s\acute{i}mbolo~<~significa~"menor~que"$

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