Quantas moléculas existem em uma gota de água?

Você já se perguntou quantos átomos existem em uma gota de água ou quantas moléculas estão em uma única gota? A resposta depende da sua definição de volume de uma gota de água. As gotas de água variam drasticamente em tamanho, portanto esse número inicial define o cálculo. O restante é um cálculo simples de química.

Vamos usar o volume de uma gota de água usada pela comunidade médica e científica. O volume médio aceito de uma gota de água é exatamente de 0,05 mL (20 gotas por mililitro). Acontece que existem mais de 1,5 sextilhões de moléculas em uma gota de água e mais de 5 sextilhões de átomos por gota.

Para calcular o número de moléculas e átomos em uma gota d'água, você precisa conhecer a fórmula química da água. Existem dois átomos de hidrogênio e um átomo de oxigênio em cada molécula de água, tornando a fórmula H₂O. Então, cada molécula de água contém 3 átomos.

Determine a massa molar da água. Faça isso somando a massa de átomos de hidrogênio e átomos de oxigênio em uma toupeira de água, procurando a massa atômica de hidrogênio e oxigênio no

água em massa = 2 x hidrogênio em massa + oxigênio em massa

massa de água = 2 x 1,008 + 16

água em massa = 18,016 g / mol

Em outras palavras, uma toupeira de água tem uma massa de 18,016 gramas.

Use a densidade da água para determinar a massa de água por unidade de volume. o densidade da água na verdade varia dependendo das condições (a água fria é mais densa; água morna é menos densa), mas o valor normalmente usado nos cálculos é de 1,00 grama por mililitro (1 g / mL). Em outras palavras, 1 mililitro de água tem uma massa de 1 grama. Uma gota de água é de 0,05 mL de água, portanto sua massa seria de 0,05 gramas.

Uma mole de água é de 18,016 gramas; portanto, em 0,05 gramas, em uma gota, o número de moles é:

• moles de água em uma gota = 0,05 gramas x (1 mole / 18,016 gramas)
• moles de água em uma gota = 0,002775 moles

Finalmente, use Número de Avogadro para determinar o número de moléculas em uma gota de água. O número de Avogadro nos diz que existem 6,022 x 10²³ moléculas de água por mole de água. Então, depois calculamos quantas moléculas existem em uma gota de água, que determinamos que contém 0,002775 moles:

• moléculas em uma gota de água = (6,022 x 10²³ moléculas / mole) x 0,002275 moles
• moléculas em uma gota de água = 1,67 x 10²¹ moléculas de água

Dito de outra maneira, existem 1,67 sextilhão de moléculas de água em uma gota d'água.

Agora, o número de átomos em uma gota de água é 3x o número de moléculas:

• átomos em uma gota de água = 3 átomos / molécula x 1,67 x 10²¹ moléculas
• átomos em uma gota de água = 5,01 x 10²¹ átomos

Ou, existem cerca de 5 sextilhões de átomos em uma gota de água.

Uma pergunta interessante é se há mais átomos em uma gota de água do que gotas de água no oceano. Para determinar a resposta, precisamos do volume de água nos oceanos. Fontes estimam que isso esteja entre 1,3 bilhão de quilômetros³ e 1,5 km³. Usarei o valor USGS (Pesquisa Geológica dos Estados Unidos) de 1,338 bilhões de km³ para o cálculo da amostra, mas você pode usar o número que desejar.

1.338 km³ = 1,338 x 10²¹ litros de água do mar

Agora, sua resposta depende do tamanho da gota, portanto, você divide esse volume pelo volume da gota (0,05 ml ou 0,00005 L ou 5,0 x 10^-5 L é a média) para obter o número de gotas de água no oceano.

número de gotas de água no oceano = 1.338 x 10²¹ volume total de litros / 5,0 x 10^-5 litros por gota

número de gotas de água no oceano = 2.676 x 10²⁶ gotas

Portanto, há mais gotas de água no oceano do que átomos em uma gota de água. Quantas gotas mais depende principalmente do tamanho das gotas, mas existem entre 1.000 e 100.000 mais gotas de água no oceano do que átomos em uma gota de água.

Gleick, P.H. "Onde está a água da terra." Distribuição de Água na Terra. U.S. Geological Survey, 28 de agosto de 2006.