Estado gasoso (I)

Introdução

Análises realizadas com amostras sólidas, líquidas e gasosas de uma substância mostram que o volume da substância no estado gasoso sofre variações significativas para diferentes valores de pressão e temperatura, o que não ocorre com o volume da substância nos outros estados.

Isso acontece porque no estado gasoso as entidades constituintes da substância estão muito afastadas, sendo fácil comprimi-Ias ou expandi-las:

Pressão, temperatura e volume, portanto, são grandezas interdependentes e definem determinada situação ou estado do gás. Essas grandezas são chamadas de variáveis de estado.

Pressão de um gás

As entidades constituintes da matéria no estado gasoso estão em constante e desordenado movimento. Por isso, ocorrem colisões entre elas e com as paredes internas do recipiente que as contém. Desses choques contra as paredes surge a pressão, que, portanto, depende do número de entidades constituintes da matéria.

O ar atmosférico é uma mistura de gases, portanto exerce pressão: a pressão atmosférica.

Em 1644, o cientista italiano Evangelista Torricelli (1608-1647) determinou o valor da pressão atmosférica. Um esquema de sua experiência pode ser representado assim:

Pr essão P

Temperatura T

Volume V

1 1 1P , T , V 2 2 2P , T , V

( )F

P Força exercida por unidade de áreaA

=

Ele colocou mercúrio em um recipiente (1) e em um tubo de vidro (2) com 1 m de comprimento. Tampando a extremidade do tubo, emborcou-o no recipiente (3). Em seguida, destampou o tubo e verificou que o mercúrio escoava até certo ponto (4).

Torricelli concluiu que o ar sobre o recipiente impedia que o mercúrio do tubo continuasse a escoar e, dessa forma, determinou o valor da pressão atmosférica, que corresponde à altura da coluna de mercúrio no tubo.

Assim, ao nível do mar, a coluna de mercúrio é de 760 mmHg, chamada de pressão normal, correspondendo a 1 atmosfera (1 atm). A altura da coluna de mercúrio varia com a altitude, portanto a pressão atmosférica varia com a altitude.

Outra unidade de pressão é o torr (em homenagem a Torricelli) e no SI (sistema internacional) é o Pa (pascal). Veja as equivalências:

1 atm = 760 mmHg =76 cmHg = 760 torr = 1,013 105 Pa

Volume de um gásO volume de uma amostra gasosa é igual ao volume do

recipiente que a contém.

vácuo

pressão

atmosférica

( )1

( )3

( )2

( )4

Veja as unidades de volume mais usadas e suas equivalências:

1 L = 1dm3 = 1000cm3 = 1000mL = 0,001m3

Temperatura de um gás

A temperatura de um gás está relacionada com o grau de agitação das entidades. Existem várias escalas, entretanto usaremos a escala absoluta ou Kelvin (K). Como os termômetros, em geral, são construídos na escala Celsius (°C), devemos saber relacioná-las. Observe o esquema:

Ao zero absoluto (0 K) corresponde a temperatura de 273 °C; a 273 K, O °C; e a 373 K, 100 °C Assim. desses valores obtemos uma equação de conversão:

T = t + 273ou seja, o valor da temperatura em kelvins (T) é igual ao

valor da temperatura em graus Celsius (t) mais 273.

Exercícios de Aprendizagem

registro fechado

registro aberto

100ºC

t

0 K

273 K

T

373 K

0ºC

273ºC-

Celsius Kelvin

1. Calcule a concentração em g / L de uma solução que apresenta volume de 800 cm3 e contém 20 g de soluto.

2. São dissolvidos 400 g de cloreto de sódio em água suficiente para 2 L de solução. Qual é a concentração em g /L dessa solução?

3. A concentração (g / L) de uma solução é de 20 g / L. Determine o volume dessa solução, sabendo que ela contém 75g de soluto.

4. Determine a massa de NaOH dissolvido em água suficiente para 600 cm3 de solução, cuja concentração comum é de 700 g / L.

5. Qual é a concentração em quantidade de matéria de uma solução que, num volume de 600cm3, contém 0,15 mol de moléculas do soluto?

6. São dissolvidos 23,4 g de NaCl em água suficiente para 2000cm3

de solução. Determine a concentração em quantidade de matéria dessa solução. (MÁ: Na = 23, Cl = 35,5)

7. Calcule a concentração em quantidade de matéria de uma solução aquosa de cloridreto que, num volume de 1500 mL contém 21,9 g de HCl. (MÁ: H = 1, Cl = 355).

8. Calcule a massa de HCN que deve ser dissolvida em água para obter 300 cm3 de solução 0,6 mol/L. (MA:H = 1, C = 12,N = 14).

9. Determine a massa de H3 P04 que deve ser dissolvida em água para obter 1,2 L de solução 2,0 mol/L. (MA:H = 1, P = 31,O = 16)

10.Calcule o volume de uma solução aquosa de hidróxido de sódio 0,8 mol/L, sabendo que ela contém 32g de NaOH.(MÁ: Na = 23, H = 1,O = 16)

11.São dissolvidos 74,2 g de Na2 CO3 em água suficiente para 500 mL de solução. Calcule a concentração em quantidade de matéria dessa solução em relação ao sal e em relação aos íons Na+ e .(MÁ: Na = 23, C = 12, O = 16)

12.Dissolvem-se 40 g de sulfato férrico em água suficiente para 800 cm3 de solução. Descubra a concentração em

quantidade de matéria dessa solução em relação ao sal e aos íons Fe3+ e .( = 400 g / mol).

13. Prepara-se uma solução dissolvendo-se 8 g de sacarose em 192 g de água. Qual é o título dessa solução?

14. Determine a porcentagem, em massa, do soluto em uma solução que contém 75g de nitrato de prata dissolvidos em 0,425 kg de água.

15. O rótulo de uma embalagem de 2 L de certa água mineral traz a seguinte informação: “presença de 30 ppm de bicarbonato de sódio”. Qual a massa desse sal por litro de água mineral?

16. Uma solução apresenta massa de 30 g e ocupa um volume de 40 cm3. Qual é a sua densidade absoluta, em g / L?

17. A densidade absoluta de uma solução é de 1,2 g / cm.Calcule o volume ocupado, sabendo que a massa da solução é de 48 g.

18. Á massa de uma solução é de 86,4 g. Calcule o volume, em litros, dessa solução que apresenta uma densidade de 2,7 g / cm3.

19. Uma solução foi preparada adicionando-se 10 g de soluto em l00 g de água. O volume, após dissolução completa, foi de 100 mL. Qual a densidade e a concentração em g / L da solução obtida?

20. Por evaporação, 20 mL de uma solução aquosa de NaCl a 15% em peso dão 3,6 g de resíduo. Calcule a densidade dessa solução.

21.São dissolvidos 50 g de um sal em 200 g de água, originando uma solução cuja densidade é de 1,2 g / cm3. Determine a concentração comum dessa solução.

22. Uma solução de soro fisiológico, com densidade de 1 g / mL, apresenta 0,9% em massa de NaCl. Qual a concentração em quantidade de matéria da solução?

23. Calcule a concentração em g / L de uma solução de 1,5 g / mL de densidade, sabendo que ela contém 25 g de sulfato de amônio dissolvidos em 275 g de água.