Uma molécula não usual em fase gasosa tem a fórmula N2 O5. Medindo a pressão do gás, você poderá colocar exatamente 1,00 times 10^-4 g de N2 O5 numa ampola. Quantas moléculas de N2 O5 conterá a ampola? Se N2 O5 sofrer decomposição segundo a reação:
N2 O5 2 NO2+12 O2
quantas moléculas ficarão na ampola no final da reação? A amostra ainda pesaria 1,00 times 10^-4 g ?[ 1,0 ]

Passo 1

Primeiro, vamos resumir o que o exercício está pedindo. Temos uma molécula de N2O5 em fase gasosa. Sabemos que podemos colocar exatamente 1,00 times 10^-4 g dessa substância numa ampola. Precisamos descobrir:
  1. Quantas moléculas de N2O5 estão na ampola.
  2. Após a decomposição de N2O5 na reação N2 O5 2 NO2+12 O2, quantas moléculas estarão na ampola?
  3. Se a massa da amostra permanece 1,00 times 10^-4 g após a reação.
Para resolver isso, vamos usar conceitos de massa molar e número de Avogadro, que nos ajudam a relacionar massa, quantidade de substância e número de moléculas.

Passo 2

Primeiro, vamos calcular a quantidade de substância ( n) de N2O5 presente na ampola. A quantidade de substância é dada por:
n = mM
Onde:
  • m é a massa da substância.
  • M é a massa molar da substância.
Vamos encontrar a massa molar de N2O5. A massa molar ( M) é a soma das massas atômicas dos elementos que compõem a molécula.
MN2O5 = 2 times MN + 5 times MO = 2 times 14,01 , g/mol + 5 times 16,00 , g/mol = 108,02 , g/mol
Agora, calculamos a quantidade de substância:
n = 1,00 times 10^-4 , g108,02 , g/mol approx 9,25 times 10^-7 , mol

Passo 3

Para encontrar o número de moléculas, usamos o número de Avogadro ( NA), que é aproximadamente 6,022 times 10^23 , mol^-1. A relação é:
N = n times NA
Substituindo os valores:
N = 9,25 times 10^-7 , mol times 6,022 times 10^23 , mol^-1 approx 5,57 times 10^17 , moléculas é

Passo 4

Agora, vamos analisar a reação de decomposição:
N2 O5 2 NO2+12 O2
Para cada molécula de N2O5 que decompõe, são formadas 2 moléculas de NO2 e 0,5 moléculas de O2. Ou seja, para cada molécula de N2O5, temos:
2 + 0,5 = 2,5 , moléculas é

Passo 5

Então, o número total de moléculas após a decomposição será:
Ntotal = NN2O5 times 2,5 = 5,57 times 10^17 times 2,5 approx 1,39 times 10^18 , moléculas é

Passo 6

Por fim, vamos verificar a massa da amostra após a reação. A reação de decomposição não altera a massa total, pois apenas estamos rearranjando os átomos para formar novas moléculas. Portanto, a massa permanece a mesma:
1,00 times 10^-4 , g

Resposta

A ampola contém aproximadamente 5,57 times 10^17 moléculas de N2O5. Após a decomposição, haverá cerca de 1,39 times 10^18 moléculas na ampola. A massa da amostra ainda será 1,00 times 10^-4 g.

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