Bioquimica

Massa molecular de uma substância – É a massa da molécula dessa substância expressa em u. Indica quantas vezes a massa da molécula dessa substância é maior que a massa de 1/12 do átomo de 12C.

A massa molecular de uma substância é numericamente igual à soma das massas atômicas de todos os átomos da molécula dessa substância.

Exemplo: para a molécula C12H22O11 (açúcar), a massa molecular será:

12 átomos de carbono = 12 x 12,0111 u = 144,133 u

22 átomos de hidrogênio = 22 x 1,0079 u = 22,174 u

11 átomos de oxigênio = 11 x 15,9994 = 175,993 u e a soma 342,3 u.

Mol

Um mol é definido como a quantia que contém tantos objetos quanto o número de átomos em exatamente 12 gramas de 12C.

Várias experiências determinaram que este número é 6,0221367 x 1023, ou simplesmente 6,022 x 1023, e é conhecido como o número de Avogadro. Um mol de átomos, carros, pessoas, etc… – contém 6,022 x 1023 destes objetos. Mas quão grande é este número? Um mol de gesso cobrindo a Terra resultaria em uma capa com 5 quilômetros de espessura.

Massa molar

Um único átomo 12C tem uma massa de 12u. Um único átomo de 24Mg (magnésio – 24) tem uma massa de 24u, ou duas vezes a massa de um átomo 12C. Assim, um mol de átomos 24Mg deveria ter a massa de duas vezes um mol de átomos 12C. Se um mol de átomos 12C tem massa 12 gramas (por definição), um mol de átomos 24Mg tem massa de 24 gramas.

Note que a massa de um átomo em unidades de massa atômica (u) é numericamente igual à massa de um mol dos mesmos átomos em gramas (g). A massa em gramas de 1 mol de uma substância é chamada massa molar. A massa molar (em gramas) de qualquer substância sempre é numericamente igual à sua massa de fórmula (em u).

Exs.: a) Uma molécula de H2O tem massa de 18,0 u; 1 mol de H2O pesa 18,0 gramas

b) Um íon NaCl tem massa de 58,5 u; 1 mol de NaCl tem massa de 58,5 gramas

c) Suponha uma amostra de 1,5 mol de cloreto de cálcio (a fórmula química do cloreto de cálcio é CaCl2). A massa atômica do Ca = 40,078u. A massa atômica do Cl = 35,453u. Então, a massa de fórmula do CaCl2 = (40,078) + 2 x (35,453) = 110,984u, (este composto é iônico, assim não há nenhuma “massa/peso molecular”). Então, um mol de CaCl2 tem uma massa de 110,984 gramas. Assim, 1,5 mol de CaCl2 vale:

(1,5 mol)x(110,984 gramas/mol) = 166,476 gramas

d) Em uma amostra de 2,8 gramas de ouro, quantos átomos existem ?

A fórmula molecular do ouro é: Au.

O Peso/Massa molecular do Au = 196,9665u.

Então, 1 mol de ouro tem massa de 196,9665 gramas. Assim, em 2,8 gramas de ouro temos:

196,9665g –––––––––– 1 mol

2,8g –––––––––––––––– X

X=0,0142mol

Na reação N2 + H2 NH3, qual é a massa de H2 que reage, quando são obtidos 3 mols de NH3?

Solução:

Fórmula molecular (ou bruta) e fórmula empírica

A fórmula química para um composto obtido por análise de composição sempre é a fórmula empírica. Podemos obter a fórmula molecular da fórmula empírica se nós soubermos a massa molecular do composto. A fórmula molecular sempre será algum múltiplo inteiro da fórmula empírica (isto é, múltiplos inteiros das subscrições da fórmula empírica).

Ex: a Vitamina C (ácido ascórbico) contém 40,92% de C; 4,58% de H e 54,50% de O, em massa. A massa molecular experimentalmente determinada é 176u. Quais são as fórmulas empírica e molecular para o ácido ascórbico?

Em 100 gramas de ácido ascórbico, temos: 40,92 gramas de C; 4,58 gramas de H; 54,50 gramas de O. Isto nos dá os mols de cada elemento:

(40,92g C) x (1mol/12,011g)=3,407moles de C.

(4,58g H) x (1mol/1,008g)=4,544mols de H.

(54,50g O) x (1mol/15,999g)=3,406mols de O.

Determina-se a relação com menor número inteiro, dividindo-se cada valor pelo de menor quantidade de mols (3.406 moles do Oxigênio):

A quantidade relativa de mols de carbono e oxigênio parece ser igual, mas a quantia relativa de hidrogênio é mais alta. Considerando que não podemos ter “átomos fracionários” em um composto, nós precisamos normalizar a quantia relativa de hidrogênio para ser igual a um inteiro. 1.333 é 1 + 1/3, assim se multiplicarmos as quantias relativas de cada átomo por ‘3’, deveremos obter valores inteiros para cada átomo.

C = (1.0) x 3 = 3

H = (1.333) x 3 = 4

O = (1.0) x 3 = 3

ou, C3H4O3

Esta é a fórmula empírica para o ácido ascórbico. E a fórmula molecular? Falamos que, experimentalmente, foi determinada uma massa molecular de 176u.Qual é a massa molecular dafórmula empírica?

(3 x 12,011) + (4 x 1,008) + (3 x 15,999) = 88,062u.

A massa molecular da fórmula empírica é menor que a experimentalmente determinada. Qual é a relação entre os dois valores?

(176u /88,062u) = 2,0

Se multiplicarmos a fórmula empírica por ‘2’, então a massa molecular estará correta. Assim, a fórmula molecular é:

2 x C3H4O3 = C6H8O6

Do número de Avogadro, sabemos que há aproximadamente 6,02 x 1023 átomos/mol. Então, em 0,0142 mol temos :

(0,0142 mol) x (6,02 x 1023 átomos/mol) = 8,55 x 1021átomos

Volume molar de um gás

CNTP: temperatura = 0 °C e pressão =1atm.

É o volume ocupado pelo mol de moléculas de um gás qualquer nessas condições. Verifica-se, experimentalmente, que seu valor é praticamente o mesmo para qualquer gás, e situa-se em torno de 22,4 litros.

Essa constância no volume