. 33 Calcule o número de coulombs de carga positiva que estão presentes em
de água (neutra). (Sugestão: Um átomo de hidrogênio contém um próton; um átomo de oxigênio contém oito prótons.)
Passo 1
Vamos entender direitinho o que o enunciado pede e quais dados temos (tudo o que vou usar está aqui listado).
- Pedido: calcular o número de coulombs de carga positiva presente em
de água neutra. - Informação sobre a composição atômica (dada no enunciado): um átomo de hidrogênio tem 1 próton; um átomo de oxigênio tem 8 prótons. Logo, cada molécula de água
tem átomos de H e de O, ou seja prótons por molécula. - Pressupostos e constantes que vou usar:
- Densidade da água:
(valor padrão aproximado à temperatura ambiente). Vou pegar esse valor porque é o que normalmente se usa nesses exercícios. - Massa molar da água:
. - Constante de Avogadro:
. - Carga elementar (próton):
.
- Densidade da água:
O plano (só para organizar a cabeça, depois eu faço passo a passo): converter o volume em massa usando
, transformar massa em número de mols, usar
para obter número de moléculas, multiplicar por
para obter o número total de prótons e, por fim, multiplicar por
para obter a carga positiva total em coulombs.
Passo 2
Converter o volume de água em massa usando
.
Explicação rápida: como a densidade é
, cada centímetro cúbico de água tem
; portanto
corresponde a
.
Passo 3
Calcular o número de mols de água usando
.
A fórmula
vem da definição de mol: uma quantidade em mols vezes a massa molar (g/mol) dá a massa em gramas.
Passo 4
Determinar o número de moléculas de água usando
.
Explicando: cada mol contém
entidades (moléculas), então multiplicamos o número de mols por
.
Passo 5
Calcular o número total de prótons (cargas positivas) sabendo que cada molécula tem
prótons.
Observação: mesmo a água sendo neutra eletricamente, ela contém cargas positivas (prótons nos núcleos) e cargas negativas (elétrons) em igual quantidade; aqui estamos contando a soma das cargas positivas em módulo.
Passo 6
Converter o número de prótons em carga elétrica total usando
.
Calculemos o produto numérico:
Arredondando razoavelmente (duas casas decimais em mantissa científica):
Pequena interpretação: esse número é enorme porque estamos somando a carga de um número gigantesco de prótons (ordem de
) — mesmo que globalmente a água seja neutra, a soma das cargas de um grande número de partículas dá um valor absoluto grande.
Passo 7
Resumo didático rápido das ideias usadas (para você lembrar na prova):
- Converter volume em massa usando densidade:
. - Converter massa em mols:
, onde é a massa molar. - Converter mols em número de entidades:
. - Multiplicar pelo número de prótons por entidade para achar o total de prótons.
- Converter prótons em carga com
, onde é a carga elementar.
Força aí — você já tem todos os passos para repetir esse tipo de conta em outras situações (por exemplo, se pedirem o número de elétrons em uma certa massa de metal, é a mesma lógica).