Qual é o volume de 100 mols de mercúrio? Duas maneiras de resolver o problema

2024 Autor: Angel Austin | [email protected]. Última modificação: 2023-12-17 05:39

Uma tarefa típica da física é calcular os volumes de várias substâncias sob certas condições externas. Uma dessas substâncias é o mercúrio - um metal com propriedades físicas únicas. Neste artigo, consideraremos maneiras de resolver a seguinte tarefa em física: que volume ocupam 100 mols de mercúrio?

O que é mercúrio?

Este é um elemento químico abaixo do 80º número da tabela periódica. Seu vizinho à esquerda é ouro. Mercúrio é denotado pelo símbolo Hg (hydrargyrum). O nome latino pode ser traduzido como "prata líquida". De fato, à temperatura ambiente, o elemento existe como um líquido, que tem uma cor prateada.

O elemento em questão é o único metal líquido. Este fato se deve à estrutura eletrônica única de seus átomos. É extremamente estável devido às camadas de elétrons totalmente preenchidas. A este respeito, o mercúrio é semelhante aos gases inertes. Estabilidade do átomoleva à dificuldade de separar um elétron dele. Este último significa que não há ligação metálica entre os átomos de Hg, eles interagem entre si apenas devido às forças fracas de van der Waals.

Mercúrio já derrete a -39 ^oC. O líquido resultante é muito pesado. Sua densidade é 13.546 kg/m^{3, que é 13,5 vezes a da água destilada. Este valor de densidade é devido ao grande valor da massa atômica do elemento, que é 200,59 a.m.u.}

Mais adiante no artigo, responderemos a questão de quanto volume é ocupado por 100 mols de mercúrio. Este problema pode ser resolvido de duas maneiras diferentes.

Solução do problema da primeira forma

Para responder à pergunta: "Qual é o volume de 100 moles de mercúrio?", deve-se consultar os dados experimentais relevantes. É sobre o volume molar. Tais dados podem ser encontrados na literatura de referência. Então, em uma das tabelas encontramos que a 293 K (20 ^oC) o volume molar do metal líquido em questão é 14,81 cm³ /mol. Em outras palavras, 1 mol de átomos de Hg ocupa um volume de 14,81 cm^{3. Para responder à pergunta do problema, basta multiplicar esse número por 100.}

Assim, obtemos a resposta: o volume de 100 mols de mercúrio é igual a 1481 cm3, que corresponde praticamente a 1,5 litros.

Observe que usamos o valor do volume molar para 20 oC. No entanto, a resposta recebida não mudará muito se o mercúrio for considerado sob qualquer outrotemperatura porque seu coeficiente de expansão térmica é muito pequeno.

Segunda solução

Responda a questão de quanto volume 100 moles de mercúrio ocupam usando uma abordagem diferente da anterior. Para fazer isso, precisamos usar os dados de densidade e massa molar do metal em questão.

A fórmula inicial para resolver o problema será a seguinte expressão:

ρ=m/V.

Onde posso expressar o valor de V:

V=m/ρ.

A massa n=100 mol de uma substância é definida como segue:

m=nM.

Onde M é a massa de um mol de mercúrio. Então a fórmula de trabalho para determinar o volume será escrita da seguinte forma:

V=nM/ρ.

O valor da massa molar que já demos acima, numericamente é igual à massa atômica, apenas expressa em gramas por mol (M=200, 59 g/mol). A densidade do mercúrio é 13.546 kg/m³ ou 13,546 g/cm^{3. Substituímos esses valores na fórmula, obtemos:}

V=nM/ρ=100200, 59/13, 546=1481 cm3.

Como você pode ver, obtivemos exatamente o mesmo resultado do método anterior de resolver o problema.