Guilherme Pego de Andrade 14237 Rafael Silva de Almeida 14243 Prof. Élcio

Guilherme Pego de Andrade 14237Guilherme Pego de Andrade 14237Rafael Silva de Almeida 14243Rafael Silva de Almeida 14243Prof. ÉlcioProf. Élcio

GASESGASES

Introdução:Introdução:● ● Os gases são muito importantes no nosso dia-a-dia:Os gases são muito importantes no nosso dia-a-dia:

●● OO2 2 Suporta a vida humana (respiração). Suporta a vida humana (respiração).

●● ClCl22 Usado para purificar a água na rede urbana. Usado para purificar a água na rede urbana.

●● CC22HH2 2 Usado na solda de metais (acetileno).Usado na solda de metais (acetileno).

●● COCO22 e CH e CH4 4 Principais responsáveis pelo efeito Principais responsáveis pelo efeito estufa.estufa.

Características dos Características dos gases:gases:● ● Os gases são bastante diferentes dos Os gases são bastante diferentes dos

sólidos e dos líquidos em muitos aspectos.sólidos e dos líquidos em muitos aspectos.

● ● Sempre constituem misturas Sempre constituem misturas homogêneas.homogêneas.

● ● Forma e volume indefinidos.Forma e volume indefinidos.

● ● São muito compressíveis.São muito compressíveis.

● ● A distância relativa entre suas moléculas A distância relativa entre suas moléculas é grande.é grande.

Pressão:Pressão:

● ● Definição: pressão é a força (F) que Definição: pressão é a força (F) que atua em uma determinada área (A) atua em uma determinada área (A) P = F/A.P = F/A.

●● Como F é dada em Newton [N] e A é Como F é dada em Newton [N] e A é dada em [mdada em [m22], a pressão é dada em ], a pressão é dada em Pascal [Pa] = [N/mPascal [Pa] = [N/m22].].

Pressão atmosférica e Pressão atmosférica e barômetro:barômetro:

●● É a pressão exercida por uma coluna É a pressão exercida por uma coluna de gás de 1 mde gás de 1 m2 2 de secção transversal de secção transversal cuja altura vai até os confins da cuja altura vai até os confins da atmosfera.atmosfera.

●● A pressão atmosférica pode ser A pressão atmosférica pode ser medida por meio de um barômetro.medida por meio de um barômetro.

● ● Pressão atmosférica normal: Pressão atmosférica normal:

760 mmHg = 1,01325 x 10760 mmHg = 1,01325 x 105 5 Pa.Pa.

Pressão de gases confinados e Pressão de gases confinados e manômetros:manômetros:

● ● Calibrador pneumático: usado para Calibrador pneumático: usado para medir a pressão do ar nos pneus.medir a pressão do ar nos pneus.

●● Manômetro: usado para medir Manômetro: usado para medir pressões.pressões.

Lei dos Gases:Lei dos Gases:

● ● Numerosas experiências com muitos Numerosas experiências com muitos gases revelam que são necessárias gases revelam que são necessárias quatro variáveis para definir as quatro variáveis para definir as condições físicas, ou estado, de um condições físicas, ou estado, de um gás:gás:

●● T T Temperatura Temperatura [K] [K]●● P P Pressão Pressão [atm] [atm]●● V V Volume Volume [L] [L]●● n n quantidade do gás quantidade do gás [mol] [mol]

Lei de Boyle:Lei de Boyle:

●● É a relação entre a pressão e o É a relação entre a pressão e o volume.volume.

●● Quando a pressão exercida sobre Quando a pressão exercida sobre um balão de borracha diminui, o um balão de borracha diminui, o balão se expande. Com isso pode-se balão se expande. Com isso pode-se afirmar que a pressão e o volume afirmar que a pressão e o volume são inversamente proporcionais. são inversamente proporcionais.

Lei de BoyleLei de Boyle: PV= constante: PV= constante

Lei de Charles:Lei de Charles:

● ● É a relação entre a temperatura e o É a relação entre a temperatura e o volume.volume.

● ● Os balões de ar quente se elevam Os balões de ar quente se elevam porque o ar se expande quando porque o ar se expande quando aquecido. O ar quente no interior do aquecido. O ar quente no interior do balão é menos denso que o ar frio balão é menos denso que o ar frio ambiente, na mesma pressão.ambiente, na mesma pressão.

● ● O volume é diretamente proporcional O volume é diretamente proporcional à temperatura absoluta do gás.à temperatura absoluta do gás.

Lei de CharlesLei de Charles: V/T= : V/T= constanteconstante

Lei de Avogadro:Lei de Avogadro:

● ● É a relação entre a quantidade e o É a relação entre a quantidade e o volumevolume

● ● Se adicionarmos mais gás a uma bola Se adicionarmos mais gás a uma bola de borracha cheia, a bola se expande. de borracha cheia, a bola se expande. O volume de um gás depende não O volume de um gás depende não somente da pressão e da temperatura, somente da pressão e da temperatura, mas também da quantidade de gás.mas também da quantidade de gás.

● ● O volume de um gás é diretamente O volume de um gás é diretamente proporcional à quantidade de gás.proporcional à quantidade de gás.

Lei de AvogadroLei de Avogadro: V/n = : V/n = constanteconstante

A equação do gás ideal:A equação do gás ideal:

● ● Um gás ideal é um gás hipotético cujo Um gás ideal é um gás hipotético cujo comportamento de pressão, volume e comportamento de pressão, volume e temperatura segue exata e temperatura segue exata e completamente a equação do gás ideal.completamente a equação do gás ideal.

●● R R É a constante dos gases ideais, seu É a constante dos gases ideais, seu valor depende das unidades de P, V, n e T.valor depende das unidades de P, V, n e T.

P.V = n.R.TP.V = n.R.T

●● CNTP CNTP OºC e 1 atm OºC e 1 atm

Relação entre a equação do Relação entre a equação do gás ideal e as leis dos gases: gás ideal e as leis dos gases:

● ● O produto PV = nRT = constante. O produto PV = nRT = constante.

●● Como R é uma constante, se n e T Como R é uma constante, se n e T forem invariáveis, os valores de P e forem invariáveis, os valores de P e de V podem se alterar, mas o de V podem se alterar, mas o produto PV fica constante.produto PV fica constante.

● ● PP11VV11 = P = P22VV22

Aplicações da equação do gás Aplicações da equação do gás ideal:ideal:

● ● A equação do gás ideal pode ser A equação do gás ideal pode ser aproveitada para se determinar a aproveitada para se determinar a densidade de um gás, a sua massa densidade de um gás, a sua massa molar e os volumes de gases molar e os volumes de gases formados ou consumidos nas reações formados ou consumidos nas reações químicas. químicas.

Densidades e massas Densidades e massas moleculares dos gases:moleculares dos gases:

● ● A densidade do gás depende da A densidade do gás depende da pressão, da massa molecular e da pressão, da massa molecular e da temperatura.temperatura.

● ● Embora os gases formem misturas Embora os gases formem misturas homogêneas, um gás menos denso homogêneas, um gás menos denso fica por cima de outro mais denso, na fica por cima de outro mais denso, na ausência de agitação.ausência de agitação.

Misturas gasosas, pressões Misturas gasosas, pressões parciais e frações em mol:parciais e frações em mol:

● ● John Dalton descobriu que a pressão de John Dalton descobriu que a pressão de uma mistura de gases é igual à soma uma mistura de gases é igual à soma das pressões que cada gás teria se das pressões que cada gás teria se ocupasse sozinho o volume da mistura.ocupasse sozinho o volume da mistura.

● ● Lei de Dalton Lei de Dalton PPtt = P = P11 + P + P2 2 + P+ P33 + ... + ...● ● Fração em mol é a razão entre a Fração em mol é a razão entre a

quantidade de um componente da quantidade de um componente da mistura e a quantidade total na mesma mistura e a quantidade total na mesma mistura.mistura.

Coleta de gases sobre a Coleta de gases sobre a água:água:

PPtotaltotal = P = Pgásgás + P + PHH22OO

Teoria Cinética Molecular:Teoria Cinética Molecular:A teoria cinética molecular se resume nas seguintes A teoria cinética molecular se resume nas seguintes admissões:admissões:●● Os gases são constituídos por grandes números de Os gases são constituídos por grandes números de

moléculas que estão em movimento contínuo e moléculas que estão em movimento contínuo e caótico.caótico.●● O volume ocupado pelas moléculas do gás é O volume ocupado pelas moléculas do gás é desprezível desprezível diante do volume disponível para o diante do volume disponível para o gás.gás.●● As forças atrativas e repulsivas entre as moléculas As forças atrativas e repulsivas entre as moléculas de de gás são desprezíveis.gás são desprezíveis.●● As colisões intermoleculares e com as paredes do As colisões intermoleculares e com as paredes do recipiente são perfeitamente elásticas.recipiente são perfeitamente elásticas.●● Numa certa temperatura as moléculas de Numa certa temperatura as moléculas de quaisquer quaisquer gases têm a mesma energia cinética gases têm a mesma energia cinética média.média.

A pressão de um gás é provocada pelas colisões das A pressão de um gás é provocada pelas colisões das moléculas do gás com as paredes do recipientemoléculas do gás com as paredes do recipiente

Aplicações às leis dos Aplicações às leis dos gases:gases:

● ● Efeito do aumento de volume à temperatura Efeito do aumento de volume à temperatura constante:constante:

-- O fato da temperatura permanecer constante, O fato da temperatura permanecer constante, significa que a energia cinética média das significa que a energia cinética média das moléculas também permanecerá.moléculas também permanecerá.

● ● Efeito da elevação de temperatura a volume Efeito da elevação de temperatura a volume constante:constante:

-- A elevação da temperatura provoca o A elevação da temperatura provoca o aumento da energia cinética média. Não aumento da energia cinética média. Não havendo aumento de volume será maior o havendo aumento de volume será maior o número de colisões.número de colisões.

Efusão e difusão Efusão e difusão moleculares:moleculares:

● ● Um gás que esteja à mesma Um gás que esteja à mesma temperatura de um outro qualquer temperatura de um outro qualquer terá a mesma energia cinética média terá a mesma energia cinética média do outro, mesmo que a massa das do outro, mesmo que a massa das moléculas dos gases sejam diferentes.moléculas dos gases sejam diferentes.

● ● Quanto mais leve forem as moléculas Quanto mais leve forem as moléculas do gás, maior será a velocidade do gás, maior será a velocidade quadrática média, quadrática média, . .

= = ((3RT3RT//MM))½½

M= Massa molarM= Massa molar

Lei da efusão de Graham:Lei da efusão de Graham:

● ● A velocidade de efusão de um gás é A velocidade de efusão de um gás é inversamente proporcional à raiz inversamente proporcional à raiz quadrada da massa molar.quadrada da massa molar.

rr11/r/r22 = ( = (M2M2//M1M1))½½

● ● A velocidade de efusão é diretamente A velocidade de efusão é diretamente proporcional à velocidade média proporcional à velocidade média quadrática das moléculas.quadrática das moléculas.

rr11/r/r2 2 = = 11//2 2 = (= (M2M2//M1M1))½½

Para escapar, a molécula Para escapar, a molécula tem que acertar o orifíciotem que acertar o orifício

Volume He = Volume NVolume He = Volume N22

Difusão e caminho livre Difusão e caminho livre médio:médio:

● ● A difusão dos gases é muito mais A difusão dos gases é muito mais lenta do que sugere a velocidade das lenta do que sugere a velocidade das moléculas (515 m/s)moléculas (515 m/s)

● ● O caminho livre médio é a distância O caminho livre médio é a distância coberta por uma molécula entre duas coberta por uma molécula entre duas colisões sucessivas.colisões sucessivas.

Cada segmento representa a trajetória entre duas colisões Cada segmento representa a trajetória entre duas colisões sucessivas. sucessivas.

Gases Reais: Afastamento do Gases Reais: Afastamento do comportamento idealcomportamento ideal

●● Os gases reais não se comportam idealmente em Os gases reais não se comportam idealmente em pressões elevadas.pressões elevadas.

●● As moléculas dos gases reais tem volumes As moléculas dos gases reais tem volumes finitos e se atraem mutuamente.finitos e se atraem mutuamente.

●● As forças atrativas entre as moléculas se As forças atrativas entre as moléculas se tornam importantes a distâncias curtas, quando as tornam importantes a distâncias curtas, quando as moléculas estão muito aglomeradas, nas pressões moléculas estão muito aglomeradas, nas pressões elevadas.elevadas.

● ● As forças atrativas só são significativas em As forças atrativas só são significativas em condições de pressão elevada, quando a distância condições de pressão elevada, quando a distância média entre as moléculas é pequena.média entre as moléculas é pequena.

●● Efeito do volume Efeito do volume finitofinito

●● Efeito das forças Efeito das forças intermoleculares intermoleculares atrativas atrativas

Equação de Van der Waals:Equação de Van der Waals:

●● P = [(nRT)/(V-nb)]-(nP = [(nRT)/(V-nb)]-(n22a/Va/V22))

●● Onde ‘nb’ representa o volume Onde ‘nb’ representa o volume finito ocupado pelas moléculas de finito ocupado pelas moléculas de gás e (ngás e (n22a/Va/V22) representa as forças ) representa as forças atrativas entre as moléculas de gás.atrativas entre as moléculas de gás.

Referência bibliográfica:Referência bibliográfica:

Química: A ciência centralQuímica: A ciência central