Massa molar e número de mol
A massa molar e o número de mol são duas grandezas importantes nos sistemas químicos. A massa molar (MM) é a quantidade de massa contida na quantidade referente a 1 mol de entidades elementares (como átomos, moléculas ou íons). Apesar da unidade internacional para massa ser o quilograma, a massa molar é comumente utilizada em g/mol, pois, dessa forma, é numericamente igual à massa atômica da Tabela Periódica.
Leia também: Como fazer cálculos estequiométricos
Resumo sobre massa molar e número de mol
- A massa molar é quantidade de massa contida na quantidade referente a 1 mol de entidades elementares.
- A massa molar é comumente representada em g/mol, pois, dessa forma, é numericamente igual à massa atômica (contida na Tabela Periódica).
- O número de mol apresenta a quantidade de matéria de qualquer entidade elementar contida no sistema.
- 1 mol é igual a 6,02214076 × 1023 entidades elementares.
- A massa molar e o número de mol podem relacionar-se matematicamente. Nesse caso, a massa molar é a razão entre a massa da entidade elementar e o seu respectivo número de mol.
O que é massa molar?
A massa molar (MM) é a quantidade de massa contida na quantidade referente a 1 mol de determinado átomo, molécula, íon ou qualquer outra entidade elementar. Embora a unidade do Sistema Internacional para massa seja o quilograma (kg), a massa molar é comumente representada em g∙mol−1 (ou g/mol), pois, dessa forma, a massa molar é numericamente igual à massa atômica (ou molecular).
O que é número de mol?
O número de mol representa a quantidade de matéria contida em um sistema, podendo referir-se à quantidade específica de qualquer entidade elementar ali presente (átomo, molécula, íon, entre outros). O “mol” é a unidade do Sistema Internacional de Unidades (SI) para a quantidade de matéria, de modo que 1 mol é igual a 6,02214076 × 1023 entidades elementares. Esse número é conhecido como número de Avogadro (NA).
Cálculo de massa molar e número de mol
-
Cálculo de massa molar
Sendo a massa molar, quando expressa em g∙mol−1, numericamente igual à massa atômica, pode-se utilizar os valores presentes na Tabela Periódica para sua determinação.
Dessa forma, por exemplo, podemos calcular a massa molar da água (H2O) da seguinte maneira:
MA(H) = 1 u.m.a; logo, MM(H) = 1 g/mol.
MA(O) = 16 u.m.a; logo, MM(O) = 16 g/mol.
Dessa forma, a massa molar da água é determinada pela seguinte expressão:
MM(H2O) = 2 × MM(H) + MM(O)
MM(H2O) = 2 × 1 + 16
MM(H2O) = 2 + 16
MM(H2O) = 18 g/mol
De maneira semelhante, podemos calcular a massa molar do sulfato de alumínio, Al2(SO4)3:
MA(Al) 27 u.m.a; logo, MM(Al) = 27 g/mol.
MA(S) = 32 u.m.a; logo, MM(S) = 32 g/mol.
MA(O) = 16 u.m.a; logo, MM(O) = 16 g/mol.
Assim, o cálculo da massa molar do sulfato de alumínio:
MM(Al2(SO4)3) = 2 × MM(Al) + 3[MM(S) + 4 × MM(O)]
MM(Al2(SO4)3) = 2 × 27 + 3[32 + 4 × 16]
MM(Al2(SO4)3) = 54 + 3[32 + 64]
MM(Al2(SO4)3) = 54 + 3[96]
MM(Al2(SO4)3) = 54 + 288
MM(Al2(SO4)3) = 342 g/mol
- Cálculo do número de mol
A determinação do número de mol pode ser feita pela utilização do número de Avogadro, o qual, para melhor aplicabilidade, foi aproximado para 6 × 1023.
Sendo assim, pode-se determinar o número de mol (n) pela seguinte expressão:
n = N/NA
“N” é o número de entidades elementares, e “NA” é o número de Avogadro.
Assim, por exemplo, podemos calcular o número de mol de moléculas de CO2 quando, em um ambiente, localizam-se 4,8 × 1024 moléculas desse gás.
n(CO2) = (4,8 × 1024)/(6,0 × 1023)
n(CO2) = 8 mol de moléculas CO2
Também é possível realizar a determinação do número de mol utilizando uma proporção (regra de três). Por exemplo, podemos determinar o número de mol de átomos de hidrogênio contido em 1,2 × 1025 moléculas de água.
Em cada molécula de água, há dois átomos de hidrogênio. Assim sendo, em 1,2 × 1025 moléculas de água, existem 2,4 × 1025 átomos de hidrogênio (o dobro).
Portanto:
1 mol de átomos de H 6,0 × 1023 átomos de H
n mol de átomos de H 2,4 × 1025 átomos de H
Assim:
n × 6 × 1023 = 1 × 2,4 × 1025
n = 240/6
n = 40 mol de átomos de H
O número de mol, sendo uma quantidade de entidades elementares de naturezas distintas, também pode ser aplicado em sistemas distintos, como as soluções e os gases.
No caso de soluções, o número de mol pode ser extraído a partir da chamada concentração molar (M), que exprime a quantidade de matéria (em mol) por unidade volumétrica de solução (em litros):
M = n/V
Nessa equação, “n” é o número de mol e “V” é o volume da solução. A unidade para a concentração molar é mol∙L−1 (ou mol/L). Assim, se em uma solução de 500 mL há uma concentração de 0,25 mol/L de cloreto de sódio (NaCl), então o número de mol de NaCl nessa solução é:
0,25 = n/0,5
n = 0,25 × 0,5
n = 0,125 mol de NaCl
Já em sistemas gasosos, admitindo-se comportamento ideal, utiliza-se a equação de Clapeyron:
PV = nRT
De modo que P é a pressão, V é o volume, n é o número de mols, R é a constante dos gases ideais e T é a temperatura (sempre em Kelvin).
A constante dos gases ideais varia de acordo com a unidade de pressão, conforme demonstra a tabela a seguir.
|
Unidade de pressão |
Valor de R (aproximado) |
|
Atmosfera (atm) |
0,082 L.atm/mol.K |
|
Quilopascal (kPa) |
8,31 L.kPa/mol.K |
|
Milímetro de mercúrio (mmHg) |
62,3 L.mmHg/mol.K |
Assim, imagine que se deseja calcular o número de mols de gás hélio, He, sabendo-se que esse gás apresenta uma pressão equivalente a 6,0 atm, um volume igual a 8,2 L e que tais dados foram medidos em uma temperatura de 300 K.
Portanto:
PV = nRT
6 × 8,2 = n × 0,082 × 300
n = 2 mol de moléculas de He
Como o volume do gás depende da pressão e da temperatura, é comum o estabelecimento de condições específicas para análise deles. Um exemplo é a adoção das condições normais de temperatura e pressão, a chamada CNTP, em que a temperatura é igual a 0 °C (273 K) e a pressão é igual a 1 atm. Nesse caso, substituindo-se tais valores na equação anterior, chegamos à conclusão de que 1 mol de gás, nas CNTP, ocupa um volume de 22,4 L. Esse valor é o chamado volume molar (Vm) e, assim sendo, pode-se utilizá-lo para calcular o número de mol de um gás também por meio da expressão:
n = V/Vm
“V” é o volume do gás no sistema.
Dessa forma, se um gás, nas CNTP, apresenta um volume de 112 L, o seu número de mol é:
n = 112/22,4
n = 5 mol de moléculas de gás
Qual a relação entre massa molar e número de mol?
A massa molar, conforme é perceptível pela sua unidade g/mol, pode ser entendida como a seguinte razão:
MM = m/n
Nessa equação, “m” é a massa de entidade elementar contida no sistema e “n” é o número de mol de entidade elementar correspondente.
Assim, por exemplo, se no sistema existem 72 gramas de H2O, o número de mol de moléculas de água é igual a:
MM(H2O) = m(H2O)/n(H2O)
18 = 72/n(H2O)
n(H2O) = 72/18
n(H2O) = 6 mol de moléculas de H2O
Exercícios resolvidos sobre massa molar e número de mol
Questão 1. (UECE – 1ª Fase/2026.2) Em um laboratório industrial, um técnico precisa preparar uma solução de hidróxido de potássio (KOH) utilizando uma amostra comercial que apresenta 80% de pureza. Para isso, ele pesa 280 g dessa amostra.
Considerando essa situação, assinale a opção que apresenta corretamente a quantidade de matéria (em mol) de KOH puro presente na amostra.
- 2,0 mol.
- 3,0 mol.
- 4,0 mol.
- 5,0 mol.
Resposta: Letra C.
Se a amostra possui 280 g, a massa de KOH presente é igual a 80% desse total, assim sendo:
m(KOH) = 0,8 × 280
m(KOH) = 224 g
O número de mol (n) de KOH pode ser determinado pela expressão:
MM(KOH) = m(KOH)/n(KOH)
A massa molar do KOH é determinada pelas massas molares de K, O e H, as quais são iguais a 39 g/mol, 16 g/mol e 1 g/mol, respectivamente. Assim:
MM(KOH) = MM(K) + MM(O) + MM(H)
MM(KOH) = 39 + 16 + 1
MM(KOH) = 56 g/mol
Portanto:
56 = 224/n(KOH)
n(KOH) = 224/56
n(KOH) = 4 mol
Questão 2. (UERJ – 2º Exame de Qualificação/2026) Fractais são um tipo de forma geométrica encontrada nos cristais de gelo que compõem os flocos de neve. Admita que um fractal apresente massa igual a 9,0 × 10−4 g e que seja formado apenas por moléculas de água.
Nesse fractal, o número de moléculas de água é igual a:
- 5,0 × 1018
- 4,0 × 1018
- 3,0 × 1019
- 2,0 × 1019
Resposta: Letra C.
A água possui uma massa molar que pode ser calculada da seguinte maneira:
MM(H2O) = 2 × MM(H) + MM(O)
MM(H2O) = 2 × 1 + 16
MM(H2O) = 2 + 16
MM(H2O) = 18 g/mol
Assim, a quantidade de matéria, em mol, de água, contida nessa massa de fractal é:
MM(H2O) = m(H2O)/n(H2O)
18 = (9 × 10−4)/n(H2O)
n(H2O) = (9 × 10−4)/18
n(H2O) = 5 × 10−5 mol
O número de moléculas de água é, portanto, calculado da seguinte maneira:
n(H2O) = N(H2O)/NA
5 × 10−5 = N(H2O)/6 × 1023
N(H2O) = 5 × 10−5 × 6 × 1023
N(H2O) = 3 × 1019 mol de moléculas H2O
Fontes
HAYNES, W. M. (ed.) CRC Handbook of Chemistry and Physics. 95a ed. CRC Press: 2014.
DO CANTO, E. L.; LEITE, L. L. C.; CANTO, L. C. Química – na abordagem do cotidiano. 1. ed. São Paulo: Moderna, 2021.
ATKINS, P.; JONES, L.; LAVERMAN, L. Príncípios de Química: Questionando a vida e o meio ambiente. 7. ed. Porto Alegre: Bookman, 2018.
INTERNATIONAL UNION OF PURE AND APPLIED CHEMISTRY – IUPAC. Glossary of terms used in physical organic chemistry. Pure and Applied Chemistry, Reino Unido, 1994.