Sabendo-se que o deutério 1H2 (D) é isótopo do hidrogênio 1H1, que o volume de um mol de H2O ou de D2O são praticamente iguais e que a densidade de H2O a uma dada temperatura é igual a 1,00 g.ml–1, é correto afirmar que a densidade do D2O nessa mesma temperatura é, aproximadamente,
a) 1,1 g.ml–1.
b) 2,0 g. ml–1.
c) 1,0 g. ml–1.
d) 3,0 g. ml–1.
e) 1,3 g. ml–1.
a) 1,1 g.ml–1.
b) 2,0 g. ml–1.
c) 1,0 g. ml–1.
d) 3,0 g. ml–1.
e) 1,3 g. ml–1.
Passo 1
Vamos entender o que a questão está nos pedindo. Temos duas substâncias: H₂O (água comum) e D₂O (água pesada), onde D representa o deutério, um isótopo do hidrogênio. Sabemos que o volume de um mol de H₂O é praticamente igual ao de D₂O e que a densidade da água comum (H₂O) a uma certa temperatura é 1,00 g.ml⁻¹. A pergunta quer saber qual é a densidade do D₂O nessa mesma temperatura. Para resolver, vamos precisar entender o que é densidade e como os isótopos podem influenciar essa propriedade.
Passo 2
Primeiro, vamos relembrar o que é densidade. A densidade (ρ) é definida como a massa (m) de uma substância dividida pelo seu volume (V):
Neste caso, como o volume de um mol de H₂O e D₂O é praticamente o mesmo, a diferença na densidade vai depender da massa das moléculas dessas substâncias.
Passo 3
Vamos calcular a massa molar de H₂O e D₂O. A massa molar do hidrogênio (H) é aproximadamente 1,00 g/mol, e a do deutério (D) é cerca de 2,00 g/mol. A massa molar do oxigênio (O) é aproximadamente 16,00 g/mol.
Para H₂O:
Para D₂O:
Passo 4
Sabemos que o volume de um mol de H₂O e D₂O é aproximadamente igual. Vamos chamar esse volume de V. A densidade é massa dividida pelo volume, então:
Para H₂O:
Isso nos permite encontrar o valor de V:
Passo 5
Agora, calculamos a densidade de D₂O usando a mesma fórmula:
Resposta
A densidade do D₂O nessa mesma temperatura é, aproximadamente, 1,1 g.ml⁻¹.
Alternativa a) 1,1 g.ml⁻¹.