Estado gasoso

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Qumica Geral - 2011/2012Professor Valentim Nunes, Departamento de Engenharia Qumica e do Ambiente email: [email protected] Gabinete: J207 Pg. Web: http://ccmm.fc.ul.pt/vnunes/ensino/quimica1.htm

O Estado Gasoso

& Substncias que existem como gases: H2, F2, He, Xe.. & Os compostos inicos no so gases em condies PTN & Os compostos moleculares podem ser gases (CO, CO2,NH3, CH4), mas a maioria so lquidos ou slidos. Ao serem aquecidos transformam-se mais facilmente em gases, vaporizando a temperaturas baixas.

Presso de um gsA presso a fora exercida por unidade de rea. No Sistema Internacional a unidade o Pascal (1 Pa = 1 N/m2)

1 atm = 760 mmHg 1 atm = 101325 Pa

Presso atmosfrica

~32 km

Leis dos Gases: Lei de BoyleA presso de uma certa quantidade de um gs, mantido a temperatura constante, inversamente proporcional ao volume ocupado pelo gs. P E 1/V

Leis dos Gases: Lei de Charles e Gay-LussacA presso constante, o volume ocupado por um gs directamente proporcional temperatura: V T A volume constante, a presso directamente proporcional temperatura: p T.

Volume/L

Temperatura/C

Escala de Temperatura absolutaLord KelvinV p1 p2 p3

- 273.15 C

0 C

t/C

T/K = t/C + 273.15

Leis dos Gases: Lei de Avogadro mesma temperatura e presso, o volume ocupado por um gs directamente proporcional ao nmero de moles: V n.

Equao dos Gases Perfeitos

pV ! nRTR = 8.314 J.K-1.mol-1 R = 0.0821 atm.L.K-1.mol-1Qual o volume ocupado por um mole de gs perfeito em condies PTP? pV = nRT V = nRT/p V = (1 mol 0.082 atm.L.mol-1.K-1 273.15 K)/ 1 atm V } 22.414 L

Volumes molares de alguns gases a PTP

Clculos de DensidadeRearranjando a equao dos gases perfeitos (ou gases ideais) obtemos: n p m pV ! RT ou MV ! RT

pM V! RTCalcular a densidade do brometo de hidrognio (HBr) gasoso, em gramas por litro, a 733 mmHg e 46 C. = (0.964 atm 80.9 g.mol-1) / (0.0821 atm.L.mol-1.K-1 319.15 K) } 2.98 g/L

Estequiometria envolvendo gasesA azida de sdio (NaN3) utilizada nos airbag de automveis. Calcular o volume de azoto que se liberta quando reagem 60 g de azida a 21 C e quando a presso 823 mmHg. A reaco : 2 NaN3(s) 2 Na(s) + 3 N2(g) n azida = 60 g/65 g.mol-1 } 0.92 mol n azoto = (3 mol azoto/ 2 mol azida) 0.92 mol azida } 1.38 mol de azoto V azoto = (1.38 mol 0.082 atm.L.mol-1.K-1 294.15 K)/(823/760) atm V azoto } 30.8 L

Lei de Dalton das presses parciaisA presso total de uma mistura de gases a soma das presses que cada gs exerceria se ocupasse sozinho o mesmo volume.n A RT nB RT V V RT PT ! n A n B v V PA n A ! n n ! yA PT A B PT ! PA PB !

PA ! y A v PT

Aplicando a Lei de DaltonPO2 } 0.2 atm valor ptimo para o nosso organismo!

nO2 PO2 ! yO2 v PT ! nO nN 2 2 VO2 v PT PO2 } VO VN 2 2Em profundidade, por ex, quando P = 2 atm: VO2 PO2 ! 0.2atm ! VO VN 2 2 VO2 } 10%

v PT Ar contm aproximadamente 20% em oxignio.

v 2atm

Utiliza-se hlio para diluir o oxignio!

Teoria Cintica de GasesAs leis ajudam a compreender o comportamento macroscpico dos gases, mas no explicam o que acontece escala molecular!

& Molculas percorrem grandes distncias, sem interaces. &Ocupam volume desprezvel. &No existem foras atractivas nem repulsivas. &Efectuam apenas colises elsticas. &E cintica = mv2 TLudwig Boltzmann

Velocidades moleculares1 PV ! nM v 2 3 1 nM v 2 ! nRT 3 3RT v2 ! M

3RT v ! M 2

1/ 2

Lei de Graham da efusoA efuso consiste na passagem de molculas de um gs atravs de um orifcio escala molecular.

v1 factor de separao, s ! ! v2

M2 M1

Qual o factor de separao entre o uranio-238 e uranio-235, necessrio ao enriquecimento do urnio, a partir do hexafluoreto de urnio, UF6 (g)? S = (238+619/(235+619))1/2 } 1.004

Desvios ao gs perfeito

Equao de van der Waalsan 2 2 V

Pperfeito ! Preal

e

V efectivo ! V nb

2 an P 2 nb ! nRT V V

A existncia de foras intermoleculares permite a condensao de gases em lquidos ou slidos.

Recomendaes FinaisUtilizem estes slides em conjuntos com as vossa notas da lio! Complementem o vosso estudo com a leitura do Captulo 5 do Chang (R.Chang, Qumica, 8 ed., McGraw-Hill, Lisboa, 2005) Resolvam os exerccios da 3 srie! Boa semana!