Relação entre Massa e Mol

O presente texto se destina a tratar de um assunto que provavelmente vai cair na UERJ e CEDERJ. Estequiometria!

O próprio nome do assunto já assusta, não é verdade? De fato, é um assunto complicado. Mas vamos ver que não existe tanto motivo para drama depois que entendemos os conceitos e os treinamos com exercícios. 

Nosso primeiro passo é entender o que de fato é o mol. O mol é uma quantidade. Simples. Nada mais que isso. Por exemplo: o que é uma dúzia? 12. Mas 12 o quê? Qualquer coisa! Ovos, bananas, formigas. Uma dezena? 10. Uma centena? 100. Um milhar? 1000. Um mol? 602000000000000000000000.

É um número grande, como pode-se notar. Ele poderia ser usado para medir qualquer coisa (ovos, bananas, formigas!), mas o que se mede em mols na prática são coisas muito pequenas, tais como átomos e moléculas. Se fôssemos medir, por exemplo, o número de átomos contidos em 72 g de água, acharíamos 8000000000000000000000000000 átomos. Aposto que você não sabe nem ao menos pronunciar este número. Mas esta mesma quantidade é igual a simples 4 mols. Mais conveniente expressar desta maneira, não acha?

Outra coisa: como é um número muito grande, o mol é sempre escrito em notação científica. Desta maneira, temos que 1 mol =  6,02 X 10²³.

Pare, releia, e veja se entendeu.

Agora, o pulo do gato: lembre-se de que 'massa' também é uma medida de quantidade (de matéria). Portanto, podemos converter de mol para massa, e vice-versa. Por exemplo, em 1 mol de água, temos 18 g. Em 1 mol de ácido sulfúrico, temos 98 g. Em 16 g de hélio, temos 8 mols. Em 684 g de sacarose, temos 2 mols.

Mas como fazer esta conversão? Melhorando a pergunta: qual a relação entre a massa e o mol? 

Está na tabela periódica! Pegue a sua. Procure, na legenda dela, a massa atômica. Achou? Então: esta massa atômica é também chamada massa molar, e seu significado é o seguinte: é a massa, em gramas,  que está contida em 1 mol (6,02X10²³ átomos) de dado elemento.

Por exemplo, cate a massa molar do oxigênio. É 16, correto? O que isto significa? Que em 1 mol de oxigênio (ou seja, 6,02 X 10²³ átomos de oxigênio), temos 16 gramas. Simples! Faça isto para outros elementos. Quantas gramas temos em 1 mol de cloro? 35,5 g!! Porque a massa molar do cloro é 35,5.

A unidade de massa molar é g/mol. Dizemos que a massa molar do oxigênio é 16 g/mol. A massa molar do cloro é 35,5 g/mol.

É muito fácil perder o significado das coisas conforme avançamos nos estudos. Isto não pode acontecer. Enquanto estiver aprendendo este assunto, não esqueça nunca o que significa a massa molar: é a massa, em gramas, que está contida em 1 mol (6,02X10²³ átomos) de dado elemento.

O mesmo vale para as substâncias (união de elementos). Para encontrarmos a massa molar de uma substância, basta somarmos as massas molares dos átomos que a compõem. No caso da água, por exemplo: são dois átomos de hidrogênio e um de oxigênio. Daí, sua massa molar será duas vezes a massa molar do hidrogênio (1X2) mais uma vez a do oxigênio (16). No total, 18 g/mol (lembra-se de que eu disse lá em cima que em 1 mol de água temos 18 g? É por isso.)

A massa molar da sacarose (C₁₂H₂₂O₁₁, esta molécula adora cair no vestibular) é 12 vezes a massa molar do carbono (12X12=144), mais 22 vezes a do hidrogênio (22X1=22) mais 11 vezes a do oxigênio (11X16=176). Ao total temos 342 g/mol.

Para aplicar tudo isto na prática, podemos usar a boa e velha regra de três, sempre útil. Caso não tenha intimidade com ela, use fórmulas. Por exemplo, para converter de massa para mol, ou vice-versa, use a fórmula n=m/MM, onde n é o número de mols, m é a massa em gramas, e MM é a massa molar, em g/mol. 

No entanto, lembre-se: fórmulas só devem ser usadas se você tem pleno entendimento conceitual do significado por trás delas! Você precisa entender o que quer dizer cada termo e em que situações você deve aplicá-las em seus cálculos. 

Finalmente, tendo tudo isto em mente, fica bem mais fácil entender e resolver questões mais complicadas de estequiometria que envolvam soluções e reações químicas. Procurem exercícios resolvidos (nos sites de vestibular das universidades sempre tem; p. ex. http://www.revista.vestibular.uerj.br/) sobre este assunto e vejam se vocês compreendem melhor agora. 

Em breve postarei uma rápida explicação de como se utilizam estes conceitos para resolver alguns problemas simples de estequiometria em reações químicas. Até!

Energia Química

E aí, pessoal! Neste texto eu quero introduzir a vocês o conceito de energia química, essencial para o entendimento da termoquímica.

A termoquímica é a parte da físico-química que se propõe a estudar as variações de energia associadas às reações químicas. Antes de entendermos o que isto realmente significa, precisamos esclarecer alguns conceitos básicos.

O primeiro, que vem da física, é a noção de que a energia pode se apresentar das mais diversas formas. Por isso recebe nomes especiais para cada situação. Alguns exemplos ilustrativos:

1) Energia cinética: é aquela que surge quando um corpo adquire velocidade. Imagine que você esteja parado e, de repente, comece a correr. Você gastará energia para isso, concorda? Ela será gasta na forma de energia cinética. Quanto maior a velocidade, maior a energia cinética.

2) Energia potencial: é aquela que fica armazenada, prestes a ser gasta a qualquer momento. Por exemplo, imaginemos que uma pessoa esteja a trinta metros de altura em um prédio. Apesar de não sentir, ela tem uma energia armazenada em seu corpo chamada energia potencial gravitacional, que surge quando elevamos nossa altura em relação a Terra. Esta energia está pronta para ser gasta a qualquer momento. E como fazer para gastá-la? Fácil: só se jogar pela janela!

Outro ponto importante: estas formas de energia nunca são criadas ou destruídas: sempre estão se transformando umas nas outras. É o princípio da conservação da energia.

Por exemplo, imagine que você queira subir uma escada. Para isso, o que precisa fazer? Deixar de preguiça, se mover e começar a subir os degraus. Ou seja: adquirir velocidade. Você vai estar utilizando energia cinética! E depois, quando você parar lá em cima não haverá mais velocidade. O que terá acontecido, a energia desapareceu? Não! Se transformou em energia potencial gravitacional! É a energia associada à sua altura. Ela fica lá, guardadinha, toda vez que você está em algum lugar alto. É difícil perceber sua existência pois você não a sente. Você só sente quando a usa para transformar em outro tipo de energia. Por exemplo, há um jeito fácil de se transformar esta energia potencial gravitacional novamente em cinética: bastaria se jogar da janela! Na queda, sua velocidade estaria aumentando e a altura diminuindo; seu corpo se encheria de energia cinética e se esvaziaria de energia potencial gravitacional. 

Pare um pouquinho e veja se entendeu. Se necessário, releia o parágrafo anterior.

Beleza. Agora, raciocine comigo: se a energia não pode surgir do nada, de onde veio a energia cinética que você usou para subir a escada?

Agora sim vamos entrar na química da parada. Ela veio dos alimentos. Por meio de processos bioquímicos, as nossas células transformam a energia - antes armazenada nos alimentos - em uma energia para ser guardada no nosso corpo, pronta para uso. Quando você decide subir a escada, seu cérebro envia um sinal às células, que utilizam esta energia armazenada a transformando em energia cinética. Aí você se move.

Mas você pode estar se perguntando: como esta energia fica guardada, tanto nos alimentos quanto no nosso corpo? Ela está na forma de energia química. Esta também é um tipo de energia potencial, que fica armazenada na forma de ligações químicas entre os átomos e está pronta para ser usada. E como fazer para liberar e utilizar esta energia? Modificando as ligações químicas.

E como modificamos as ligações? Realizando reações químicas. Portanto, quando uma reação acontece, há transformação entre tipos de energia. Neste caso, ocorre a transformação da energia química contida nos alimentos (na forma de ligações químicas) em energia térmica (calor). Ou o que você acha que são as calorias, medidas para cada alimento? Elas são a quantidade de energia na forma de calor liberada quando o alimento é queimado pelo organismo!

Quando comemos em excesso, não conseguimos aproveitar toda esta energia e o organismo tem de armazená-la, dentro de si, na forma química. Daí as gordurinhas: são compostos químicos que o organismo sintetiza com o objetivo de armazenar energia. Por isso "queimamos gordurinhas" quando corremos em uma esteira na academia. Neste processo, transformamos a energia potencial química (guardada nas ligações químicas dos alimentos) na energia cinética que surge quando corremos.

Agora vocês já conseguem ver por que a termoquímica é importante. Ela é essencial para verificarmos o quanto de energia podemos aproveitar de determinada substância em uma reação. Por exemplo, poderíamos nos perguntar quais reações químicas podem ser usadas a nosso favor para gerar energia em uma forma útil (se você pensou na combustão da gasolina ou em reações nucleares, parabéns). Outro fato que corrobora a relevância do tema: quando uma reação química libera muito calor, ela pode ser perigosa. É melhor saber de antemão o que vai acontecer antes de pô-la em prática.

Como vocês podem notar, as aplicações da termoquímica são as mais diversas!

Da leitura deste texto, vocês têm de sair com os seguintes conceitos bem entendidos:

1) a energia pode assumir diferentes formas e elas se transformam entre si (isso é importantíssimo em física e cai direto no ENEM);

2) energia cinética é a energia associada à velocidade;

3) energia potencial é a energia que fica armazenada (citei duas aqui no texto: a gravitacional, associada à altura; e a química, associada às ligações químicas entre os átomos). ;

4) não sentimos a energia potencial, mas podemos transformá-la em outro tipo de energia a qualquer momento;

5) a termoquímica estuda a transformação de energia química - armazenada nas ligações entre os átomos- em calor, e vice-versa. Isto acontece quando fazemos reações químicas.

Espero ter ajudado. Qualquer dúvida estamos aí. Até mais!