Grama por mole
Para tomar 6,022·10²³ moléculas de água, o químico não as conta. Pesa 18,015 g. Esse número é a massa molar: quantos gramas pesa uma mole de uma substância. A do sal é 58,44 g/mol, a do açúcar 342,3 e a da hemoglobina cerca de 64 500.
A massa molar obtém-se somando as massas atómicas segundo a fórmula da molécula. As massas atómicas medem-se com um espetrómetro de massa: um íman separa os iões pela massa, e os mais pesados descrevem um arco mais aberto. A unidade SI é o kg/mol, mas nos laboratórios escreve-se g/mol. Assim, o número coincide com a massa da molécula em daltons.
| Notação | g/mol · no SI kg/mol |
| Definição | M = m / n — a massa de uma substância dividida pela sua quantidade de matéria |
| Valores de referência | M(¹²C) = 12,000 000 012 6 g/mol · M_u = 1,000 000 001 05 g/mol |
| Introduzida | pesos atómicos em gramas — desde o século XIX · kg/mol — desde a entrada da mole no SI, 1971 |
| Normas | ISO 80000-9 · IUPAC Green Book · CIAAW 2021 |
| Valores típicos | 18,015 g/mol — água · 180,16 — glicose · 64 500 — hemoglobina |
01 · Definição
A massa de uma mole
Pegue numa substância e divida a sua massa pela quantidade de matéria em moles. Obtém a massa molar M. Numa substância pura, é constante. 9 g de água são 0,5 mol, 36 g são 2 mol, e a razão é sempre 18,015 g/mol.
Calcula-se a partir da fórmula da molécula. A massa atómica de cada elemento tira-se da tabela da IUPAC, multiplica-se pelo número de átomos e soma-se tudo. As massas atómicas são médias sobre a mistura natural de isótopos. Por isso o cloro tem 35,45 e não um número inteiro.
Monte uma molécula e pese uma mole
As bolas são os átomos da molécula; o tamanho cresce com a massa atómica. A faixa por baixo mostra a mesma massa por partes: que fração da massa molar cabe a cada elemento. Preto, carbono; azul, hidrogénio; verde, azoto; carmim, oxigénio; cinzento, cloro.
O que entra no espetrómetro
Cada célula contém a fórmula de esqueleto de uma substância da experiência. Os vértices e as pontas das linhas são átomos de carbono, os hidrogénios ligados a eles não se desenham e um traço duplo é uma ligação dupla. O azoto está marcado a verde e o oxigénio a carmim. O número verde sob a fórmula é a massa molar em g/mol. No centro está a cafeína: uma faísca azul percorre os seus anéis.
O íman separa os iões pela massa
No centro, um espetrómetro de massa em corte. O vapor da substância entra na fonte, um filamento incandescente arranca eletrões às moléculas e a tensão U acelera os iões. No campo magnético B, o ião descreve um arco de raio r = √(2mU/e) / B: quanto mais pesado, mais aberto o arco. As linhas tracejadas azuis são feixes de iões de massas diferentes; o seu brilho indica a proporção dessas moléculas na natureza. O afastamento dos feixes está ampliado 8 vezes no desenho; caso contrário, as massas vizinhas fundir-se-iam num só arco. Só entra na fenda do coletor o feixe cujo raio é exatamente 200 mm, e o coletor acende-se a carmim. O campo varia lentamente, e o ecrã da direita regista o espetro com uma linha carmim; o traço azul é a massa que está agora na fenda. Por baixo do ecrã há uma balança: nela coloca-se exatamente uma mole da substância. O painel da esquerda mostra a massa molar e o modo do aparelho. Um clique no espetrómetro põe o campo no pico mais alto; um clique na balança coloca uma mole. Se nada for tocado durante 20 s, as experiências continuam sozinhas.
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02 · Conversão
| {n} | {v} | {note} |
O dalton e o g/mol dão o mesmo número, mas são grandezas diferentes. O dalton é a massa de uma molécula; o g/mol, a massa de uma mole. Desde 2019 os números já não coincidem exatamente: segundo o CODATA 2022 diferem em 1,05·10⁻⁹, muito abaixo do que qualquer balança deteta.
Nas tabelas de engenharia aparecem o kg/kmol e o lb/lb-mol. O número é o mesmo que em g/mol: a quilomole é mil vezes maior do que a mole, e o quilograma também. Uma libra-mole são 453,59 mol.
03 · Ordens de grandeza
04 · Instrumentos de medição
05 · Regras de escrita
06 · Unidades vizinhas
07 · Secção histórica
A massa atómica de um elemento depende do local onde a amostra foi recolhida. O hidrogénio da água do mar e o do gás natural contêm proporções diferentes de deutério. Por isso a CIAAW dá para o hidrogénio um intervalo, 1,007 84–1,008 11, e nos cálculos usa-se o valor convencional 1,008. Daí que a massa molar da água só seja exata até ao quinto algarismo.
A própria escala assenta no carbono-12. Até 2019, M(¹²C) era exatamente 12 g/mol por definição. Desde que a mole passou a ser definida pelo número de Avogadro, esse valor passou a ser medido: segundo o CODATA 2022 é 12,000 000 012 6 g/mol, com uma incerteza de 3,7·10⁻⁹ g/mol. Um químico não notará a diferença.
Catálogo de grandezas
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Uma gota de ácido muda a cor do sumo, o sal tinge a chama, a água congela com uma pancada. Por baixo, todas as fichas do Simetrium, por disciplina e por ordem alfabética.
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