Post on 13-Jun-2020
Estudo dos gases
Prof.: Frede Santiago
Matéria
Sólido Líquido Gasoso
Sólido
➢ Força de atração > Força de repulsão.
➢ Distância muito pequena entre as partículas.
➢ Arranjo ordenado das moléculas, formando um
retículo cristalino.
➢ Baixa energia cinética das moléculas.
Líquido
➢ Força de atração ≈ Força de repulsão
➢ Distância pequena entre as partículas
➢ Arranjo semi ordenado das moléculas
➢ Média energia cinética das moléculas
Gasoso
➢ Força de atração < Força de repulsão
➢ Distância muito grande entre as partículas
➢ Arranjo desordenado das moléculas
➢ Alta energia cinética das moléculas
OBS.: 1) Sólido Amorfo
Aspecto de sólido sem possuir o retículo
cristalino.
Ex.: Vidro, parafina, plástico etc.
OBS.: 2) Pressão de vapor
Água
2L
Acetona
2L
Após 5 horas
Após 5 horas
Teoria Cinética dos Gases
➢ As partículas dos gases se movimentam de modo
contínuo e desordenado.
➢ As partículas dos gases estão bastante separadas umas
das outras.
➢ As colisões das partículas dos gases contra as paredes
do recipiente constituem a pressão do gás.
➢ Energia cinética Temperatura.
Propriedades do estado
gasoso
➢ Os gases são bastantes compressíveis.
➢ Os gases ocupam todo o recipiente que o contém.
➢ A pressão exercida pelos gases dependem do número
de choques entre si e com as paredes do recipiente.
➢ Pressão Nº de moléculas.
Variáveis de estado
Volume
Pressão
Temperatura
São grandezas físicas que caracterizam
um gás.
Pressão
A pressão de um gás resulta do
movimento das partículas e do
consequente choque das
mesmas contra si e com as
paredes do recipiente.
atmmmHg
ou
torr
X 760
÷ 760
Volume
O volume de um gás é
o volume em que ele
está contido.1 L 2 L 3 L
m3
L
ou
dm3
mL
ou
cm3
X 1000 X 1000
÷ 1000 ÷ 1000
Temperatura
A temperatura é a forma de relacionar a
energia cinética com o aquecimento ou
resfriamento do gás.
K = ºC + 273
Exercícios de fixação
1) As grandezas que definem completamente
o estado de um gás são:
a) somente pressão e volume
b) apenas o volume e a temperatura.
c) massa e volume.
d) temperatura, pressão e volume.
e) massa, pressão, volume e temperatura.
2) Ao imaginar um modelo para gás, deve-se considerar as
moléculas:
I. formando um retículo cristalino perfeito.
II. dotadas de movimento contínuo e ordenado.
III. chocando-se entre si e com as paredes do recipiente que as
contêm.
IV. numa mesma temperatura, independentemente das massas
molares de cada gás, as moléculas têm energias cinéticas médias
iguais.
Dentre as afirmações são corretas apenas:
a) I e II. b) I e III. c) II e III. d) II e IV. e) III e IV.
3) A matéria se apresenta em três estados físicos:
Sólido, líquido e gasoso.
Em relação aos estados físicos da matéria, pode-se afirmar:
a) Os sólidos possuem forma indefinidas.
b) O vidro é um sólido.
c) O estado gasoso é o mais organizado da matéria.
d) As partículas que constituem um material sólido estão bem
distribuídas, com arrumação perfeita, formando o retículo
cristalino.
e) A força de atração entre as moléculas dos materiais no
estado líquido é mais intensa do que no estado sólido.
4) Observando o comportamento de um
sistema gasoso, podemos afirmar que:
I. A pressão de um gás é o resultado das colisões das moléculas
com as paredes do recipiente.
II. A energia cinética média das moléculas de um gás
é diretamente proporcional à temperatura absoluta.
III. Volume, pressão e temperatura são chamados variáveis de
estado.
IV. As moléculas se movimentam sem colidirem com as paredes
do recipiente que as contém.
Estão corretas as afirmativas:
A) somente I B) somente II C) somente I e II
D) II, III e IV E) I, II e III
5) Efetue as seguintes transformações de unidades:
a) Transformar em L:
100 mL
50 cm3
2,4m3
b) Transformar em mmHg:
0,2 atm
1,3 atm
5,0 atm
0,1 L
0,05 L
2400 L
152 mmHg
988 mmHg
3800 mmHg
c) Transformar em atm:
760 mmHg
1000 mmHg
1520 mmHg
d) Transformar em K:
- 27 ºC
127 ºC
273 ºC
e) Transformar em ºC:
100K
273K
1000K
1,0 atm
1,31 atm
2,0 atm
246 K
400 K
546 K
- 173 ºC
0 ºC
727 ºC
Transformações gasosas
É quando ocorre qualquer modificação
por pelo menos umas das variáveis de
estado obedecendo a determinadas leis.
VolumePressão Temperatura
Transformação Isotérmica
Lei de Boyle - Mariotte
“À temperatura constante, a pressão de
determinada massa de gás é inversamente
proporcional ao volume”.
T = cte
P0 Pf
V0 Vf
PV
1
P(atm)
V(L)
P2
V2
P1
V1
P(atm)
V(L)
P2
P1
V2 V1
T1
T2
T2 > T1
OBS.:
Transformação Isovolumétrica
Lei de Charles e Gay - Lussac
“A volume constante, a pressão de um gás é
diretamente proporcional à sua temperatura
absoluta”.
V = cte
T0
P0
Tf
Pf
P T25 ºC 80 ºC
P(atm)
T(K)
P2
P1
T1 T2
Transformação Isobárica
Lei de Charles e Gay - Lussac
“À pressão constante, o volume de um gás é
diretamente proporcional à sua temperatura
absoluta”.
P = cte
T0
V0
Tf
Vf
V T25 ºC 80 ºC
V(L)
T(K)
V2
V1
T1 T2
Equação Geral dos Gases
P0 V0
T0
=PI VI
TI
Po
PI
VI
Vo
To
TI
= Pressão Inicial
= Pressão Final
= Volume Inicial
= Volume Final
= Temperatura Inicial
= Temperatura Final
Equação de Clapeyron
PV = nRT
n =m
MM
Onde:
PV = RTm
MM
P
atm
mmHg
V
L
L
T
K
K
R
0,082
62,3
Exercícios de fixação
1) As figuras a seguir representam os sistemas A, B
e C, constituídos por um gás ideal puro.
(01) Aquecendo-se isobaricamente o sistema A, até uma
temperatura T2 = 2T1, seu volume será duplicado.
(02) Aumentando-se a pressão P, exercida sobre o pistão do
sistema A, mantida constante a temperaturaT1, o volume do
sistema será reduzido.
(04) Resfriando-se o sistema B, até que a temperatura seja
reduzida à metade do valor inicial, sua pressão será duplicada.
(08) Triplicando-se o número de mol do gás contido no sistema B,
mantida constante a temperatura T1, a pressão também será
triplicada.
(16) Abrindo-se a válvula que conecta os dois recipientes do
sistema C, haverá passagem de gás, do recipiente da direita para
o da esquerda, até que P1 = P2.
2) A análise do gráfico acima, que mostra as transformações
sofridas por um gás ideal quando variamos a sua
temperatura, pressão ou volume, nos permite afirmar que o
gás evolui:
a) Isobaricamente de 1 a 2.
b) Isotermicamente de 2 a 3.
c) Isobaricamente de 3 a 4.
d) Isometricamente de 4 a 2.
e) Isometricamente de 3 a 4.
3) Certa massa de um gás ocupa 21 L a 27 ºC numa dada
pressão. Qual o volume, em L, a 127 ºC e na mesma
pressão?
4) Tem-se inicialmente um recipiente fechado e indeformável
contendo H2 a 30 ºC e 606 mmHg de pressão. Qual a
pressão do H2, em mmHg, quando a temperatura se elevar
de 77 ºC ?
5) 22 g de gás carbônico passam da pressão de 16 atm para
2 atm. Ao mesmo tempo, a temperatura absoluta dessa
amostra passa de 100 K para 400 K. Calcule a razão entre o
volume final e o volume inicial da amostra.
28 L
760 mmHg
V / V0 = 32
6) Um extintor de incêndio contém 4,4kg de gás carbônico
(CO2). Qual o volume máximo (em litros) de gás que é
liberado na atmosfera, a 27 ºC e 1 atm?
7) O número de mol N2(g) que se encontra em um balão de
1000 mL a 73 ºC abaixo de zero e pressão de 623 mmHg é
igual a?
8) 0,8 g de uma substância no estado gasoso ocupa um
volume de 656 mL a 1,2 atm e 63 ºC. A que substância
correspondem os dados acima?
a) O2 b) N2 c) H2 d) CO2 e) Cl2
V = 2400 L
n = 0,05 mol
Princípio de Avogadro
Volumes iguais de gases diferentes nas
mesmas condições de temperatura e
pressão, encerram o mesmo número de
moléculas.
Gás A Gás B
Pressão = PA
Volume = VA
Temperatura = TA
Pressão = PB
Volume = VB
Temperatura = TB
PAVA = nARTA PBVB = nBRTB
Como PA.VA = PB.VB, temos:
nARTA = nBRTB
nA = nB
n =m
MM
mA
MMA
mB
MMB
=
Exercícios de fixação
1) Dois recipientes possuem o mesmo volume e
contém, respectivamente N2 e O2 submetidos a
mesma temperatura e pressão. Logo pode-se
afirmar que os dois gases apresentarão:
I) Mesma massa
II) Mesma densidade
III) Mesmo número de mol
Das alternativas é (são) verdadeira(s):
a) I b) II c) III d) I e III e) II e III
2) Dois recipientes de mesma capacidade contêm
gases à mesma temperatura e pressão. Um dos
recipientes contém 2g de Hélio (He) e o outro Xg de
metano (CH4). O valor de X é:
a) 0,5 b) 2,0 c) 4,0 d) 8,0 e) 16,0
3) Um balão contém 1,20g de nitrogênio gasoso, N2
e outro balão, de mesmo volume, contendo 0,68g
de um gás A, ambos a mesma temperatura e
pressão. A massa molecular do gás A será
aproximadamente igual a:
a) 10 b) 32 c) 18 d) 16 e) 30
Densidade de gases
Densidade absoluta de um gás
PV = nRT
PV = RTm
MM
mP.MM
RT V=
P.MM
RT=d
OBS.: Nas CNTP a fórmula será
simplificada para:
P.MM
22,4=d
Densidade relativa de um gás
=dA,BdA
dB
dA
dB
=
P.MMA
RT
P.MMB
RT
dA
dB
MMA=
MMB
Ex.: Qual a densidade do O2 em
relação ao Hélio (He)?
d O2
d He=
MMO2
MM He=
32
4= 8
Ou seja, o gás O2 é 8 vezes mais denso do que o
gás He, nas mesmas condições de temperatura e
pressão.
OBS.: densidade de um gás em relação
ao ar.
dA
dAr
MMA=
28,9
Exercícios de fixação
1) Considere um gás de massa molar igual a 30
g/mol que está dentro de um recipiente a uma
pressão de 2,0 atm e temperatura de 273 K. Qual é
a densidade absoluta desse gás?
a) 0,03 g/mol. b) 0,026 g/mol.
c) 2,68 g/mol. d) 3,0 g/mol.
e) 26,8 g/mol.
2) Tanto em comemorações esportivas como na prática do
balonismo como esporte, bexigas e balões dirigíveis são cheios
com gases que apresentam determinadas propriedades. Dentre as
substâncias gasosas abaixo:
I. hélio: menos denso do que o ar e praticamente inerte;
II. dióxido de carbono: mais denso do que o ar e incombustível;
III. criptônio: praticamente inerte e mais denso do que o ar;
IV. hidrogênio: combustível e menos denso do que o ar;
V. monóxido de carbono: combustível e de densidade próxima à do
ar; a mais segura para ser utilizada em balões e bexigas é:
a) V. b) IV. c) III. d) II. e) I.
3) A densidade de um gás perfeito irá quadruplicar
quando:
a) a pressão e a temperatura dobrarem.
b) a pressão dobrar e a temperatura absoluta for
reduzida à metade.
c) a pressão e a temperatura absoluta forem
reduzidas à metade.
d) a pressão for reduzida à metade e a temperatura
absoluta dobrar.
e) o volume quadruplicar.
4) Ao nível do mar e a 25°C: volume molar de gás=25 L/mol
densidade do ar atmosférico=1,2 g/L (Dados: H = 1, C = 12,
N = 14, O = 16 e Ar = 40)
As bexigas A e B podem conter, respectivamente:
a) argônio e dióxido de carbono.
b) dióxido de carbono e amônia.
c) amônia e metano.
d) metano e amônia.
e) metano e argônio.
5) A densidade do gás carbônico(CO2) em
relação ao gás metano(CH4) é igual a:
(Dados: H = 1 u; C = 12 u; O = 16 u).
a) 44
b) 16
c) 2,75
d) 0,25
e) 5,46
Difusão e Efusão dos gases
Difusão
A difusão gasosa é a capacidade que o gás
possui em distribuir-se uniformemente
dando origem a uma mistura homogênea.
Antes
Depois
Efusão
Capacidade que o gás possui em passar
por pequenos orifícios, indo em direção a
um ambiente de menor pressão.
Lei de Graham
Em condições idênticas, as velocidades
de efusão de dois gases são inversamente
proporcionais às raízes quadradas de
suas massas moleculares.
VA
VB
MMB=
MMA
Ex.: Considerando os gases H2S e
NH3 nas mesmas condições:
a) Qual dos dois apresenta maior
velocidade de difusão?
H2S MM = 34
NH3 MM = 17
b) Quantas vezes a velocidade de
difusão do NH3 é maior do que a do
H2S?
VNH3
VH2S
= 1,4
Exercícios de fixação
1) Numa sala fechada, foram abertos ao mesmo tempo três
frascos que continham, respectivamente, gás amoníaco
(NH3), dióxido de enxofre (SO2) e sulfeto de hidrogênio
(H2S). Uma pessoa que estava na sala, a igual distância dos
três frascos, sentiu o efeito desses gases na seguinte ordem:
a) H2S, NH3 e SO2. b) H2S, SO2 e NH3.
c) NH3, H2S, e SO2. d) NH3, SO2 e H2S.
e) SO2, NH3 e H2S.
2) Certo volume de hidrogênio demora 30 min para
atravessar uma parede porosa. Qual o tempo
empregado pelo mesmo volume de oxigênio na
travessia da mesma parede e nas mesmas
condições de pressão e temperatura? (Massas
atômicas: H = 1; O = 16)
a) 30 minutos. b) 60 minutos. c) 120 minutos.
d) 150 minutos. e) 180 minutos.
3) Nas mesmas condições de pressão e
temperatura, um gás X atravessa um pequeno
orifício com velocidade três vezes menor que a do
hélio. A massa molar de X é:
dado: He = 4 g/mol.
a) 30. b) 32. c) 35. d) 36. e) 40.
Misturas gasosas
(Lei de Dalton)
“ A pressão total de uma mistura gasosa é
igual à soma das pressões parciais de
seus componentes”.
PT = pA + pB + pC...
“ A pressão parcial de um gás é dada pelo
produto da pressão total pela fração molar
do gás”.
pA = XA . PT
Lei das pressões parciais
OBS.:
1) Fração Molar (X)
É o quociente do número de mol de um
gás e o número de mol total da mistura.
Sendo que a soma das frações molares
de todos os componentes de uma
mistura é sempre igual a 1.
Considere n1, n2 e n3 os números de mol dos
gases 1, 2 e 3 misturados entre si.
XA =nA
nA + nB + nC
XB =nB
nA + nB + nC
XC =nC
nA + nB + nC
2) Fração Molar e Volume
Multiplicando - se as frações molares por
100, obtemos as porcentagens em mol
que é igual à porcentagem em volume
gasoso.
Fração
Molar
%Mol
ou
%Volume
X 100%
÷ 100%
3) Lei de Amagat (Volume parcial)
O volume parcial de um gás numa mistura
gasosa, é o volume que ele irá ocupar
estando sozinho e sendo submetido à
pressão total e à temperatura da mistura.
VT = vA + vB + vC...
vA = XA . VT
Ex.: Tem-se uma mistura gasosa a 27ºC
contendo 88g CO2, 96g de O2 e 240g de
O3. Sabendo que nessa temperatura a
pressão total da mistura é de 600 mmHg,
determine, em mmHg, a pressão parcial
do CO2.
CO2 MM = 44 n = 88
44= 2
O2 MM = 32 n = 96
32= 2
O3 MM = 48 n = 240
48= 5
XCO2=
nCO2
nTotal
=2
10= 0,2
pCO2= PT . XCO2
pCO2= 0,2 . 600
pCO2= 120 mmHg
2) Considere o esquema a seguir que representa dois balões
rígidos, interligados por um tubo com torneira, de volume
desprezível.
Gás A Gás B
P = 8 atm
V = 6 L
T = 200 K
P = 2 atm
V = 4 L
T = 200 K
Qual a pressão total, em atm, exercida pelos gases A e B,
quando a torneira que separa os dois gases é aberta?
Pela Lei de Dalton:
PT = pA + pB
Gás A
P1 = 8 atm
V1 = 6 L
P2 = ?
V2 = 10 L
Ao abrir a torneira
P1.V1 = P2.V2
8 . 6 = PA .10
PA = 4,8 atm
Gás B
P1 = 2 atm
V1 = 4 L
P2 = ?
V2 = 10 L
Ao abrir a torneira
P1.V1 = P2.V2
2 . 4 = PB .10
PB = 0,8 atm
PT = pA + pB
PT = 4,8 + 0,8
PT = 5,6 atm
Gás real X Gás ideal
Gás
real
Rarefeito
e
aquecido
Comporta-se como Gás
ideal
O H2 e He são os gases de
comportamento mais próximo do
ideal, quando submetidos a baixas
pressões e altas temperaturas.
Temperatura e Pressão
Críticas
É a temperatura acima da qual é
impossível liquefazer o gás, por
maior que seja a pressão exercida.
Temperatura Crítica
É a mínima pressão necessária para
liquefazer um gás na temperatura
crítica.
Pressão Crítica
Se substância gasosa estiver acima
de sua temperatura crítica, ela é
denominada GÁS, e estando abaixo de
sua temperatura crítica, é denominada
VAPOR.
TC
Sólido
Líquido
VaporT
C
Gás
P (atm)
T (K)
Ex.: A temperatura crítica do NH3(g) (amôniaco)
é de 132,4ºC.
T > 132,4 ºC Gás amoníaco.
T ≤ 132,4 ºC Vapor amoníaco.