A quantidade de substância , às vezes também chamada de quantidade química, é definida como uma unidade fundamental proporcional ao número de entidades elementares presentes em uma amostra de substância pura.

A referida proporcionalidade entre a quantidade de substância e entidades elementares é estabelecida através de uma constante que pode ser arbitrária, mas uma vez que esta constante é escolhida, a proporcionalidade é a mesma para qualquer substância química e qualquer entidade elementar (átomos, moléculas, íons, elétrons, etc. .).

No Sistema Internacional (SI), essa unidade fundamental que mede a quantidade de substância é a toupeira e a constante que relaciona a toupeira ao número de entidades elementares é o número de Avogadro .

Definição de toupeira

Um mol de substância é definido como a quantidade de substância que contém exatamente 6,022140857 (74) × 10 23 entidades elementares . Essa quantidade é chamada de número de Avogadro, com o símbolo N A e geralmente arredondado para 6,022 × 10 23 .

Entendemos por entidades elementares átomos, moléculas, íons, elétrons ou qualquer outra partícula elementar que compõe a substância em questão.

Por exemplo, se uma substância é feita de moléculas, por exemplo água, 1 mol dessa substância conterá 6,022 × 10 23 moléculas, mas se for feita de átomos, por exemplo, a maioria dos gases nobres são monoatômicos , então 1 mol 6,022 × 10 23 átomos.

Relação com a massa

Anteriormente, uma toupeira era definida por meio da massa, uma vez que era definida como a quantidade de substância que continha o mesmo número de entidades elementares que existem em 12 g de carbono-12 ( 12 C), o isótopo do carbono que tem peso atômico de 12.

Ou seja, por definição, 1 mol de 12 C puro tem uma massa exatamente igual a 12 g.

Da mesma forma, a massa de 1 mol de qualquer outra substância pode ser obtida por meio do peso atômico e do peso molecular.

Por exemplo, a água é composta de moléculas de H 2 O. O peso atômico do hidrogênio é 1,00797 e o peso atômico do oxigênio é 15,99994, portanto, o peso molecular ou massa da água é 18,01528. Assim, 18,01528 g de água contém 1 mole de substância, ou seja, 18 g de água contêm 6,022 × 10 23 moléculas de H 2 O.

1 mol de água tem uma massa de 18 ge contém 6,022 x 10 23 moléculas

Apesar dessa relação entre toupeira e massa, a definição de massa não corresponde realmente à quantidade de matéria em um corpo, mas à inércia desse corpo . Por isso, na teoria da relatividade, a massa muda com a temperatura, velocidade ou gravidade, pois quando esses parâmetros mudam, a inércia da matéria muda, enquanto a quantidade de substância permanece constante.

Ou seja, a medida da massa muda quando certos parâmetros físicos mudam, mas o número de moles ou o número de unidades elementares não. É por isso que a toupeira, e não a massa, é a unidade de medida da quantidade de substância por excelência nas ciências químicas .

Para fins práticos e nas condições usuais de um laboratório, este efeito da relatividade sobre a massa é desprezível, então a relação entre massa, moles e peso atômico ainda é usada, mas deve ficar claro que para determinar a quantidade de substância que corresponde a 1 mol exatamente, métodos experimentais devem ser usados ​​e não seu cálculo através da massa atômica ou massa molecular.

Equivalências e unidades relacionadas

  • 1 mol contém 6,022140857 (74) × 10 23 unidades elementares (os parênteses são o grau de incerteza).
  • A massa molar ( Mr ) de uma substância é a massa dessa substância que contém um mol e é equivalente à massa atômica ou molecular expressa em gramas. Por exemplo, se o oxigênio tem uma massa atômica de 16, o gás oxigênio na atmosfera (O 2 ) tem uma massa molecular de 16 + 16 = 32 g.
  • O número de moles ( n ) de uma amostra de massa m é igual a m / Mr . Ou seja, o número de moles pode ser obtido dividindo a massa pela massa molar.
  • 1 mol de um gás ideal, seja ele qual for, ocupa sempre 22,4 L a 0 ºC e 1 atmosfera de pressão.
  • A concentração molar ou molaridade é igual a mol / m 3 .