Muitas atividades importantes para o desenvolvimento tecnológico humano Figura 1 requerem soluções secas, ou seja, sem água. Há muitas formas de eliminar a água de um líquido, mas eliminar praticamente todas as moléculas de água pode ser uma tarefa difícil. Um material poroso, chamado de peneira molecular, é capaz de capturar água muito eficientemente.
Aluminossilicatos são materiais microporosos e, dependendo do diâmetro da abertura e do volume dos poros, podem funcionar como peneiras moleculares para a água. Um aluminossilicato com diâmetro da abertura do poro igual a 0,4 nm está representado na figura 1.
a) Considere uma peneira molecular hidratada de fórmula molecular Na₂O . Aℓ₂O₃ . 2SiO₂ . (9/2)H₂O. Qual a percentagem em massa de água nesse material?
b) Considerando que cada mol de peneira molecular tem um volume ao redor de 120 cm³ disponível para a captura de moléculas de água, calcule o volume de uma molécula de água e o número de moléculas de água que pode ser retido em 1 mol de peneira molecular.
c) Uma molécula de água tem distância entre os átomos de oxigênio e hidrogênio de 96 pm e distância entre os átomos de hidrogênio de 150 pm. Considerando as orientações apresentadas na figura 2, calcule, em cada caso, qual o menor diâmetro da abertura do poro (expresso como um número inteiro em pm) que uma peneira molecular deve ter para capturar água. Demonstre os cálculos. Desconsidere os raios atômicos.
Note e adote:
Massas molares (g/mol): Peneira molecular hidratada = 365; H = 1; O = 16.
Densidade (g/mL): Água = 1,00.
Número de Avogadro = 6,0 × 10²³.
1 pm = 10⁻¹² m; 1 nm = 10⁻⁹m.