Roteiro gerando CO2

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Universidade do Estado Da Bahia – UNEB 
Departamento de Ciências Exatas e da Terra – DCET – Campus I
Colegiado de Licenciatura Em Química
Componente curricular: Físico-Química I
Docentes: Prof. Dr. Cesário Francisco e tirocínio (mestranda) Jéssica Vasconcelos
ROTEIRO PARA A PRÁTICA 1 – Geração e Densidade relativa dos gases
1) Introdução
A Teoria Cinética dos Gases afirma que todos os gases são constituídos por um grande número de moléculas pequenas, quando comparadas ao tamanho do recipiente, e também que as moléculas se deslocam em movimento contínuo e aleatório, deslocando-se em todas as direções com trajetórias retilíneas. Podemos correlacionar algumas propriedades dos gases ao modelo cinético molecular dos gases, são eles a efusão e a difusão gasosa. Difusão: é o processo pela qual as moléculas gasosas movem-se através das paredes porosas ou em outro meio. Efusão: é a passagem de um gás através de uma abertura de um orifício (BALL, 2011; CASTELLAN, 1986). 
Graham relacionou a velocidade de movimentação das moléculas, com a massa molecular de cada gás. A Lei de Graham diz que “a velocidade de difusão ou de efusão de um gás através de outro é inversamente proporcional à raiz quadrada de sua densidade”. Tal que:	 (ATKINS, 2008; CASTELLAN, 1986)
Esta lei pode ser rearranjada em termos da massa molecular do gás. A uma dada pressão e temperatura, a densidade e a massa molecular de um gás ideal são diretamente proporcionais: . Como o número de mols é igual à razão entre a massa da amostra e a sua massa molecular , por substituição, temos: . Por esta equação, temos: . Logo, a densidade é proporcional à massa molecular (ATKINS, 2008; CASTELLAN, 1986).
2) Objetivo Geral
Avaliar a densidade relativa do gás gerado através de reação química, comparando-o com o ar atmosférico e outros gases citados na literatura.
 
3) Parte Experimental
2. 
3. 
3.1) Materiais
1. Vidrarias e Utensílios:
· Funil; 
· Garrafa PET de 500 mL;
· Colher de sopa;
· Bexiga;
· Medidor de líquidos (pode utilizar copo descartável);
2. Substâncias/Reagentes
· Bicarbonato de sódio – NaHCO₃ (nome IUPAC: Sodium hydrogen carbonate);
· Vinagre de álcool – acidez volátil indicada no rótulo entre 4 a 6%
3.2) Procedimento
O experimento deve ser registrado em vídeo, postado de forma privada no Youtube e o link deve ser enviado para o e-mail fisicoquimica1uneb@gmail.com, juntamente com o relatório. 
Com o auxílio do funil, adicione NaHCO₃(s), utilizando a colher de sopa como dosador, na bexiga (item 1 e 2 da Figura 1). 
Após isso, insira 70 mL de vinagre na garrafa PET (item 3 da Figura 1). 
Em seguida, sem deixar cair NaHCO₃(s) dentro da garrafa, fixe a ponta da bexiga na abertura da garrafa PET, conforme consta no item 4 da Figura 1. 
Verifique se a bexiga está fixa na garrafa e levante a bexiga, de modo que todo o bicarbonato de sódio seja transferido para a garrafa. Observe o que acontece.
Figura 1. Representação gráfica de como a prática deve ser estruturada.
 
4) Resultados e Discussão
· O relatório deve conter resumo e seguir as orientações da Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT) 6023 – Referências e elaboração e 6028 – Resumo. 
· Faça uma introdução teórica abordando o Modelo Cinético dos Gases, reações químicas e densidade relativa dos gases.
· Discuta sobre os possíveis erros associados ao experimento. 
· Acrescente objetivos específicos em seu relatório.
· Todos os cálculos devem constar no relatório (resultados ou anexos).
5) QUESTIONÁRIO
a) Considere a massa de NaHCO₃(s) igual a 20 g, um volume de 100 mL de vinagre de álcool com acidez volátil 4% e determine o volume de CO2(g) gerado na reação e identifique qual o reagente limitante.
NaHCO3(s) + CH3COOH(aq) → CH3COONa(aq) + CO2(g) + H2O(ℓ)
H2CO3(aq) → CO2(g) + H2O(ℓ)
Estequiometria 1:1:1 – significa dizer que 1 mol de NaHCO3 irá reagir com 1 mol de CH3COOH para formar 1 mol de CO2
Logo, a quantidade de matéria (mol) deve ser igual, seguindo a estequiometria.
Então, usando a fórmula , teremos para o NaHCO3 (MM = 84 g mol-1) 
Se há 0,238 mol de NaHCO3, deve haver 0,238 mol de CH3COOH. Para verificar a quantidade de matéria (mol) de CH3COOH (MM = 60 g mol-1), utiliza-se a informação da porcentagem em massa 4%, que significa que para cada 100 mL de solução, há 4 gramas do soluto. Logo, em 100 mL de vinagre com acidez volátil, teremos 4 g de CH3COOH. Com essa massa, calculamos o número de mols (n) do ácido acético, tal que:
Como o CH3COOH está em menor quantidade (0,067 mol), este será o reagente limitante. Apenas 0,067 mol de NaHCO3 e de CH3COOH irão reagir, formando 0,067 mol de CO2.
O Volume gerado pode ser calculado pela equação dos gases ideais, PV = nRT, considerando as condições padrão de temperatura (298e pressão, e constantes dos gases R = 0,082 atm L mol-1 K-1 ou, de forma mais rápida e prática, utilizar o volume molar, que é o volume que 1 mol de gás ocupa, que é 22,4 L. 
Logo, por regra de três simples, temos:
 1 mol _______ 22,4 L
0,067 mol _______ X
X = 
b) Por qual motivo as bexigas contendo gás carbônico não sobem quando soltas ao ar livre? 
c) Calcule a densidade relativa entre o gás carbônico e o ar atmosférico.
d) Considere a densidade do gás carbônico presente na literatura, e calcule a densidade do ar atmosférico que contém, hipoteticamente, 70% de gás nitrogênio (N2), 24% de gás oxigênio (O2) e 6% de gás argônio (Ar).
e) Compare o comportamento de bexigas que sejam cheias com gás carbônico, hélio e outro gás que você achar viável. Apresente valores de densidade absoluta e relativa desses gases. 
f) Suponha que a capacidade da bexiga seja de 3 litros e que sejam utilizados 15 gramas de bicarbonato de sódio, determine a quantidade, em litros, do volume mínimo necessário de vinagre de álcool (acidez volátil 4%) para reagir totalmente o bicarbonato de sódio. A bexiga irá suportar o volume de gás carbônico gerado?
REFERÊNCIAS
ATKINS, P. Físico-Química. 8. ed. São Paulo: LTC, 2008. 
BALL, D. W. Physical Chemsitry. 2. ed. Stamford: Cengage Learning, 2011. 
CASTELLAN, G. Fundamentos de Físico-Químca. 1. ed. São Paulo: LTC, 1986. 
 FUNIL BEXIGA