O hélio é um gás monoatômico, incolor e inodoro, que apresenta o menor ponto de evaporação de todos os elementos químicos, e só pode ser solidificado sob pressão elevada. Embora seja o segundo elemento químico em abundância no universo, encontram-se, na atmosfera terrestre, apenas traços provenientes da desintegração de alguns de seus elementos. Em alguns depósitos naturais de gás, é encontrado em quantidade suficiente para a sua exploração. Estima-se que uma reserva encontrada na Tanzânia contenha mais de 15 bilhões de metros cúbicos desse gás.

Considerando a densidade He = 0.18 kg/m³ , indique o número de átomos do gás hélio existente na reserva.

Esta questão envolve o estudo dos gases. O hélio existe na natureza como He, uma vez que é um gás nobre e não realiza ligações. Dessa forma, observemos os dados fornecidos e a resolução da questão:

Dados:
ρ_He = 0,18 kg/m³;
V_He (reserva) = 15 ∙ 10⁹ m³;
Massa atômica: He = 4,0.

Resolução:
1) A partir da densidade do gás He e do seu volume é possível saber a massa desse gás na reserva:
ρ_He = m_He/V_He
0,18 = m_He/15 ∙ 10⁹ ∴ m_He = 2,7 ∙ 10⁹ kg de He

2) Com o valor da massa atômica (MA) do He pode-se saber o quanto de massa temos em um mol:
MA_He = 4 g/mol = 4 ∙ 10^-3 kg/mol

3) Sabe-se, a partir da constante de Avogadro, que em 1 mol de átomos tem-se 6 x 10²³ átomos. Dessa forma, é possível calcular o número de átomos de He na reserva por uma regra de três simples, levando em consideração que em 1 mol de He, tem-se 4 ∙ 10^-3 kg:
4 ∙ 10^-3 kg de He  ^possui 6 ∙ 10²³ átomos de He
       2,7 ∙ 10⁹        ------       X
X = 6 ∙ 10²³ ∙ 2,7 ∙ 10⁹/4 ∙ 10^-3 ≅ 4,1 ∙ 10³⁵ átomos de He 

Gabarito do Professor: Letra C.