Qual a quantidade de matéria em mol com maior massa; 1 mol de átomos de oxigênio., 1 mol de moléculas de gás oxigênio ou 1 mol de moléculas de gás ozônio?

Passo 1

O enunciado pede que a gente compare a massa (em termos macroscópicos, ou seja, em gramas) de três quantidades iguais de matéria: 1 mol de cada uma das seguintes espécies químicas:
  • átomos de oxigênio (átomos isolados, ou seja, O);
  • moléculas de gás oxigênio (moléculas diatômicas, O_2);
  • moléculas de gás ozônio (moléculas triatômicas, O_3).
    A pergunta final é: qual dessas três amostras, cada uma com exatamente 1 mol, apresenta a maior massa?

Passo 2

Conceito chave: o que é um mol?
Um mol é uma unidade que conta partículas (átomos, moléculas, íons etc.) exatamente como dizer “uma dúzia” conta ovos. O número de partículas em 1 mol é o número de Avogadro, que vale aproximadamente
N_A = 6{,}022\times 10^{23}.
Isso significa que:
  • 1 mol de átomos de oxigênio contém 6{,}022\times 10^{23} átomos de O.
  • 1 mol de moléculas de O_2 contém 6{,}022\times 10^{23} moléculas de O_2 (cada molécula tem 2 átomos de oxigênio).
  • 1 mol de moléculas de O_3 contém 6{,}022\times 10^{23} moléculas de O_3 (cada molécula tem 3 átomos de oxigênio).
Importante: todas as três amostras têm o mesmo número de partículas “unidades” (cada uma tem N_A unidades daquilo que está sendo contado), mas as massas por unidade são diferentes — e é isso que vamos comparar.

Passo 3

Conceito chave: massa molar (ou massa por mol)
A massa molar de uma espécie (em unidades de \mathrm{g/mol}) é a massa de 1 mol dessa espécie. Para átomos e moléculas formadas por um único tipo de átomo, a massa molar é igual ao número de átomos por unidade vezes a massa atômica do elemento (em \mathrm{g/mol}). A massa atômica do oxigênio na tabela periódica é aproximadamente
\text{massa atômica do oxigênio} \approx 16\\ \mathrm{g/mol}.ôê
Isto significa que um mol de átomos de oxigênio tem massa cerca de 16\\ \mathrm{g}.

Passo 4

Calcular a massa de cada amostra (passo a passo e bem mastigado):
  • Para 1 mol de átomos de oxigênio ( O) — cada unidade tem 1 átomo:
\text{massa molar de }O = 1\times 16\\ \mathrm{g/mol} = 16\\ \mathrm{g/mol}.
Portanto 1 mol de átomos de O tem massa 16\\ \mathrm{g}.
  • Para 1 mol de moléculas de O_2 — cada molécula tem 2 átomos de oxigênio:
\text{massa molar de }O_2 = 2\times 16\\ \mathrm{g/mol} = 32\\ \mathrm{g/mol}.
Portanto 1 mol de O_2 tem massa 32\\ \mathrm{g}.
  • Para 1 mol de moléculas de O_3 — cada molécula tem 3 átomos de oxigênio:
\text{massa molar de }O_3 = 3\times 16\\ \mathrm{g/mol} = 48\\ \mathrm{g/mol}.
Portanto 1 mol de O_3 tem massa 48\\ \mathrm{g}.
Observação prática para prova: basta multiplicar o número de átomos por molécula pelo valor da massa atômica do elemento (aqui 16\\ \mathrm{g/mol}) — é rápido e dá direto a massa molar.

Passo 5

Comparação direta das massas (já calculadas):
1\\ \text{mol de }O:\;16\\ \mathrm{g}
1\\ \text{mol de }O_2:\;32\\ \mathrm{g}
1\\ \text{mol de }O_3:\;48\\ \mathrm{g}
A maior massa é a de 1 mol de O_3, porque cada molécula de ozônio traz mais átomos de oxigênio (3 átomos) do que O_2 (2 átomos) ou o átomo isolado O (1 átomo), e como cada átomo pesa aproximadamente 16\\ \mathrm{g/mol}, o produto final é maior.

Resposta

1 mol de moléculas de gás ozônio ( O_3), com massa 48\\ \mathrm{g}.

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