Capítulo 10 Gases - feis.unesp.br .Características dos gases • Os gases são altamente compressíveis

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  • QUMICAQUMICAA Cincia Central A Cincia Central

    9 Edio9 Edio9 Edio9 Edio

    Captulo 10Captulo 10GasesGases

    David P. WhiteDavid P. White

    Captulo 10 2005 by Pearson Education

  • Caractersticas dos gasesCaractersticas dos gasesgg

    Os gases so altamente compressveis e ocupam o volume total de seus recipientes.

    Quando um gs submetido presso, seu volume diminui. Os gases sempre formam misturas homogneas com outros gases. Os gases ocupam somente cerca de 0,1 % do volume de seus

    i irecipientes.

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  • Caractersticas dos gasesCaractersticas dos gasesgg

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  • PressoPresso

    A presso a fora atuando em um objeto por unidade de rea:

    AFP =

    A gravidade exerce uma fora sobre a atmosfera terrestre Uma coluna de ar de 1 m2 de seo transversal exerce uma fora de

    105 N. A presso de uma coluna de ar de 1 m2 de 100 kPa.

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  • PressoPresso

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  • PressoPresso

    A presso atmosfrica e o barmetro Unidades SI: 1 N = 1 kg m/s2; 1 Pa = 1 N/m2.U dades S : N g /s ; a N/ . A presso atmosfrica medida com um barmetro. Se um tubo inserido em um recipiente de mercrio aberto Se um tubo inserido em um recipiente de mercrio aberto

    atmosfera, o mercrio subir 760 mm no tubo. A presso atmosfrica padro a presso necessria para suportar p p p p p

    760 mm de Hg em uma coluna. Unidades: 1 atm = 760 mmHg = 760 torr = 1,01325 105 Pa =

    101,325 kPa.

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  • PressoPresso

    A presso atmosfrica e o barmetrop

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  • PressoPresso

    A presso atmosfrica e oA presso atmosfrica e o barmetro

    As presses de gases no abertos para As presses de gases no abertos para a atmosfera so medidas em manmetros.

    Um manmetro consiste de um bulbo de gs preso a um tubo em forma de U contendo Hg: Se Pgas < Patm ento Pgas + Ph2 =

    PPatm. Se Pgas > Patm ento Pgas = Patm +

    PCaptulo 10 2005 by Pearson Education

    Ph2.

  • As leis dos gasesAs leis dos gasesgg

    Relao presso-volume: lei de Boyle Os bales de previso de tempo so usados como uma Os ba es de p ev so de te po so usados co o u a

    consequncia prtica para a relao entre a presso e o volume de um gs.

    Quando o balo de previso de tempo sobe, o volume diminui. Quando o balo de previso de tempo se distancia da superfcie

    terrestre, a presso atmosfrica diminui. A Lei de Boyle: o volume de uma quantidade fixa de gs

    i i linversamente proporcional sua presso. Boyle usou um manmetro para executar o experimento.

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  • As leis dos gasesAs leis dos gasesgg

    Relao presso-volume: lei de Boyle Matematicamente:

    Um grfico de V versus P um hiperbolide. Da mesma forma, um grfico de V versus 1/P deve ser uma linha

    reta passando pela origem.

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  • As leis dos gasesAs leis dos gasesRelao presso-volume: lei de Boyle

    gg

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  • As leis dos gasesAs leis dos gases

    Relao temperatura-volume: lei de Charles

    gg

    p Sabemos que bales de ar quente expandem quando so aquecidos. A lei de Charles: o volume de uma quantidade fixa de gs pressoA lei de Charles: o volume de uma quantidade fixa de gs presso

    constante aumenta com o aumento da temperatura. Matematicamente:

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  • As leis dos gasesAs leis dos gasesgg

    Relao temperatura-volume: lei de Charles Um grfico de V versus T uma linha reta Um grfico de V versus T uma linha reta. Quando T medida em C, a intercepo no eixo da temperatura

    -273,15C.273,15 C. Definimos o zero absoluto, 0 K = -273,15C. Observe que o valor da constante reflete as suposies: quantidadeObserve que o valor da constante reflete as suposies: quantidade

    de gs e presso.

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  • As leis dos gasesAs leis dos gases

    Relao quantidade-volume: lei de Avogadro

    gg

    q g A lei de Gay-Lussac de volumes combinados: a uma determinada

    temperatura e presso, os volumes dos gases que reagem so propores de nmeros inteiros pequenos.

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  • As leis dos gasesAs leis dos gases

    Relao quantidade-volume: lei de Avogadro

    gg

    q g A hiptese de Avogadro: volumes iguais de gases mesma

    temperatura e presso contero o mesmo nmero de molculas. A lei de Avogadro: o volume de gs a uma dada temperatura e

    presso diretamente proporcional quantidade de matria do gs.

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  • As leis dos gasesAs leis dos gases

    Relao quantidade-volume: lei de Avogadro

    gg

    q g Matematicamente:

    Podemos mostrar que 22,4 L de qualquer gs a 0C contm 6,02 1023 molculas de gs.g

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  • As leis dos gasesAs leis dos gases

    Relao quantidade-volume: lei de Avogadro

    gg

    q g

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  • A equao do gs idealA equao do gs idealq gq g

    Considere as trs leis dos gases.

    Lei de Boyle:

    Lei de Charles:

    Podemos combin-las em uma lei geral dos gases: Lei de Avogadro:

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  • A equao do gs idealA equao do gs idealq gq g

    Se R a constante de proporcionalidade (chamada de constante d ) tdos gases), ento

    A equao do gs ideal :

    R = 0,08206 L atm mol-1 K-1 = 8,314 J mol-1 K-1

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  • Captulo 10 2005 by Pearson Education

  • A equao do gs idealA equao do gs idealq gq g

    Definimos TPP (temperatura e presso padro) = 0C, 273,15 K, 1 atm.

    O volume de 1 mol de gs na TPP :

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  • A equao do gs idealA equao do gs idealRelacionando a equao do gs ideal

    q gq g

    e as leis dos gases Se PV = nRT e n e T so constantes, ento PV = constante e temos Se V n e n e so co sta tes, e to V co sta te e te os

    a lei de Boyle. Outras leis podem ser criadas de modo similar.p Em geral, se temos um gs sob dois grupos de condies, ento:

    VPVP2222

    1111

    TnVP

    TnVP

    =

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  • Aplicaes adicionais da Aplicaes adicionais da equao do gs idealequao do gs ideal

    D id d d l

    equao do gs idealequao do gs ideal

    Densidades de gases e massa molar A densidade tem unidades de massa por unidades de volume.

    M Reajustando a equao ideal dos gases com M como massa molar, teremos: nRTPV =

    RTP

    Vn =

    RTPd

    VnV

    MM==

    RTV

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  • A equao do gs idealA equao do gs ideal

    D id d d l

    q gq g

    Densidades de gases e massa molar A massa molar de um gs pode ser determinada como se segue:

    PdRT

    =M

    Volumes de gases em reaes qumicas A equao ideal dos gases relaciona P, V e T ao nmero de mols do

    gs. O n pode ento ser usado em clculos estequiomtricos.

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  • Mistura de gases e Mistura de gases e presses parciaispresses parciaispresses parciaispresses parciais

    Uma vez que as molculas de gs esto to separadas, podemos l t i d d t tsupor que elas comportam-se independentemente.

    A Lei de Dalton: em uma mistura gasosa, a presso total dada pela soma das presses parciais de cada componente:pela soma das presses parciais de cada componente:

    L+++= 321total PPPP

    Cada gs obedece equao ideal dos gases:

    =

    VRTnP ii

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  • Mistura de gases e Mistura de gases e presses parciaispresses parciaispresses parciaispresses parciais

    Combinando as equaes: RT( )

    +++=

    VRTnnnP L321total

    Presses parciais e fraes em quantidade de matriaq

    Considere ni a quantidade de matria de gs i exercendo uma presso parcial Pi, entop p i

    onde a frao em quantidade de matria (n /n )totalPP ii =

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    onde i a frao em quantidade de matria (ni/nt).

  • Mistura de gases e Mistura de gases e presses parciaispresses parciais

    C l t d b

    presses parciaispresses parciais

    Coletando gases sobre a gua comum sintetizar gases e colet-los atravs do deslocamento de

    um volume de gua.

    Para calcular a quantidade de gs produzido, precisamos fazer a q g p pcorreo para a presso parcial da gua.

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  • Mistura de gases e Mistura de gases e presses parciaispresses parciais

    C l t d b

    presses parciaispresses parciais

    Coletando gases sobre a gua

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  • Teoria cintica molecularTeoria cintica molecular

    Teoria desenvolvida para explicar o comportamento dos gases.T i d l l i t Teoria de molculas em movimento.

    Suposies:O i t d d d l l Os gases consistem de um grande nmero de molculas emmovimento aleatrio constante.O volume de molculas individuais desprezvel comparado ao O volume de molculas individuais desprezvel comparado aovolume do recipiente.

    As foras intermoleculares (foras entre molculas de gases)As foras intermoleculares (foras entre molculas de gases)so insignificantes.

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  • Teoria cintica molecularTeoria cintica molecular