Química-Aula Liquidos e gases

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Líquidos e gases 
Professora: Yasmine Micheletto 
PROPRIEDADES DA MATÉRIA 
 São características que auxiliam a identificação das diversas espécies de 
matéria, cujas propriedades são divididas em: gerais, funcionais e específicas. 
 
Propriedades Gerais: São as que pertencem a todo tipo de matéria. As 
principais propriedades gerais são: 
 
*Massa: Medida da quantidade de matéria. 
*Extensão: Lugar que a matéria ocupa em determinado espaço. 
*Impenetrabilidade: Dois corpos não ocupam o mesmo lugar no espaço num 
mesmo instante. 
*Inércia: propriedade que a matéria tem em permanecer na situação em que se 
encontra, seja em movimento ou seja em repouso. 
*Compressibilidade: A partir da ação de uma força, a matéria pode ter sua forma 
reduzida. 
 
Matéria 
Propriedades Funcionais: São propriedades comuns a determinados grupos de 
substâncias que apresentam as mesmas propriedades. Exemplos: ácidos, bases, 
sais e óxidos. 
 
Propriedades Específicas: São propriedades individuais de cada tipo de 
substâncias e podem ser: 
 
*Químicas: São aquelas responsáveis pelos tipos de transformações que ocorrem 
na estrutura íntima da substância. 
*Físicas: São propriedades relacionadas aos fenômenos físicos, ou seja, estão 
ligadas as transformações que não alteram a constituição da matéria, por mais 
diversas que sejam. 
*Organolépticas: São propriedades que dependem dos nossos sentidos: visão, 
paladar, olfato, tato e audição. 
 
Propriedades da Matéria 
Propriedades Físicas: São certos valores encontrados experimentalmente no 
comportamento de cada material quando submetido a determinadas condições de 
temperatura e pressão, como, por exemplo, a densidade, os pontos de fusão e de 
ebulição e a solubilidade. 
 
*A densidade (d) é a relação entre a massa (m) de um material e o volume (V) 
que essa massa ocupa. 
 
*Os pontos de fusão e de ebulição são as temperaturas em que os materiais 
mudam de fase de agregação (o que varia com a pressão local). 
 
*A solubilidade é a capacidade que um material (soluto) possui de se espalhar 
uniformemente (se dissolver) num outro material (solvente). 
Propriedades da Matéria 
As diversas propriedades da matéria podem ser classificadas em duas categorias: 
as extensivas e as intensivas. 
 
 Propriedades extensivas: são aquelas cujos valores medidos dependem do 
tamanho ou da extensão da amostra. Massa e volume são exemplos de 
propriedades extensivas. 
 
 Propriedades intensivas: não dependem do tamanho da amostra (densidade, 
temperatura, pressão, etc.). 
Propriedades da Matéria 
Estado Físico da Matéria 
 A matéria pode se apresentar nos estados sólido, líquido e 
gasoso, designados como estados físicos da matéria. 
 
 
Forças atrativas entre moléculas 
 Moléculas polares (dipolo-dipolo) 
 Ligação de hidrogênio 
Ligações de hidrogênio 
Fortes (ex.: água) 
Dipolo-dipolo 
 Intermédias 
 (ex.: acetona) 
Fonte: http://quimicafv.blogspot.com.br 
Fonte: http://quimicanocaic.blogspot.com.br 
Forças atrativas entre moléculas 
 Moléculas apolares-polares (dipolo – dipolo induzido) 
Dipolo-dipolo induzido 
Fracas 
 
Forças atrativas entre moléculas 
d+ d- d+ d- 
Polarização 
Atração 
Dipolo instantâneo-dipolo 
induzido 
As mais fracas 
(ex.: petróleo) 
 Moléculas apolares (London): 
Fonte:http://pt.slideshare.net/filho92/002-agua 
 Outra classificação das forças intermoleculares diz respeito às considerações 
sobre se as forças que manifestam-se entre espécies químicas iguais ou 
diferentes. 
Neste caso teremos uma classificação como: 
 
a) Forças de coesão, que ocorrem entre espécies químicas iguais; 
b) Forças de adesão, que ocorrem entre espécies químicas diferentes. 
 
Esta distinção é importante nos estudos de fenômenos de superfície. 
Líquidos 
 As propriedades mais importantes dos líquidos, como tensão superficial, 
viscosidade, miscibilidade, pontos de ebubilição e volatilidade dependem 
significativamente das interações intermoleculares em um líquido. 
 
Maiores forças intermoleculares 
 
 
 
Maiores pontos de ebulição 
 
Maiores viscosidades 
 
Maiores energias de vaporização 
 
Maiores tensões superficiais 
 Volatilidade de um líquido 
 
 Pode ser medida 
 
Pressão de vapor ou pela temperatura de 
ebulição 
(ex.: éter etílico) 
 
Líquido voltáleis  pressão de vapor e temperatura de 
ebulição 
 
 Viscosidade de um líquido 
 
É a medida da resistência friccional a uma 
força de cisalhamento 
 
Ligações de hidrogênio  viscosidade 
 
Glicerol 
 
X 
Metanol 
 
Acréscimo na viscosidade de um fator de 2 000 
 
Fenômenos de superfícies 
 Tensão superficial 
 Espalhabilidade 
 Ângulo de contato 
 Adsorção 
 
http://quest.nasa.gov/space/teachers/microgravity/image/66.gif 
 
Tensão superficial 
http://alfaconnection.net/pag_avsf/fqm0101.htm 
http://quest.nasa.gov/space/teachers/microgravity/image/66.gif 
 
 Há uma força resultante dirigida para o 
interior do líquido, manisfestando-se uma 
condição de desequilíbrio ou tensão. 
 
 Isso faz com que o sistema procure o seu 
estado de menor tensão, resultando em uma 
contração da superfície. 
 
Tensão superficial 
 Para se deslocar uma molécula do interior do líquido para a 
superfície, é necessário um gasto de energia. 
 Isso implica que o processo de aumento de área superficial 
está associado a um aumento de energia livre sob condições 
de pressão e temperatura constantes, o que é 
termodinamicamente desfavorável. 
 O sistema tenderá a assumir 
espontanemante uma forma na qual sua 
superfície seja a menor possível. 
 O que faz a água formar uma gota? 
http://campanha-gota-dagua.html 
Equação da tensão superficial 
 
 Um filme lipídico aplicado sobre uma armação é estirado de uma 
distânica ∆x, mediante o emprego de uma força f . 
 O trabalho necessário para esse estiramento é uma forma de trabalho 
útil (não implica uma expansão volumétrica). 
 Aumento de área: 
 A tensão superficial é definida como a razão entre 
a magnitude da forças exercidas pela superfície do 
líquido pelo comprimento ao longo da qual são 
exercidas. 
 Unidade: (N/m) 
 Os hidrocarbonetos saturados, como o hexano, formados por moléculas 
apolares, têm tensões superficiais muito baixas. Por esta razão, quando 
colocados sobre a água, conduzem a abaixamento da tensão superficial. 
Menor tensão 
superficial 
Maior tensão 
superficial 
Água Água 
Hexano 
Capilaridade 
 Um dos efeitos importantes da diferença de pressão causada 
pela curvatura da interface é o fenômeno da ascensão e da 
depressão capilar. 
 
 A tendência dos líquidos para subir num tubo capilar é uma 
consequência da tensão superficial e designa-se por 
capilaridade ou ascensão capilar. 
 A capilaridade resulta do jogo entre as forças de tensão 
superficial e as forças adesivas. 
 
 O líquido sobe no tubo quando as forças adesivas são maiores 
que as forças de coesão. 
 Quando o ângulo de contato for menor que 90º e h > 0, o 
menisco concavo, provaca uma ascensão capilar, como no caso 
da água. 
 
 Quando o ângulo de contato for maior que 90º e h < 0, o 
menisco convexo provoca uma depressão capilar, como no caso 
do mercúrio dentro de um capilar. 
R 
2r 
 
Capilaridade 
Mercúrio Água 
Espalhabilidade e molhabilidade 
 Quando duas fases são separadas, a variação de energia livre de Gibbs por 
unidade de área (ΔG/ΔA) é igual ao trabalho necessário para superaras duas 
fases também chamada de adesão (wa). 
 
No momento da separação de duas porções de uma fase, originam-se duas 
novas superfícies fase-vapor, de forma que o trabalho de coesão é: 
 
 
 
 
 
 
 
Uma propriedade importante ligada às energias livre de adesão e coesão é 
espalhabilidade. 
 
 
 
 
Em líquidos imiscíveis entre si, é possível identificar duas forças: uma de 
coesão e outra de adesão. 
 
No equilíbrio wa e wc, se equivalem: 
 wa = wc 
 
 
A diferença entre ambos define o coeficiente de espalhabilidade (E). 
 
O espalhamento de um líquido ou molhabilidade dependem das 
propriedades da interface e, neste caso, é possível mostrar que o trabalho de 
adesão depende apenas do ângulo de contato e da tensão superficial do 
líquido frente ao vapor. 
 
 
 Há dois casos limites: se o ângulo for 0 (líquido completamente 
espalhado, formando uma película), o cosθ é igual a 1, de modo 
que o trabalho de separação da interface (trabalho de adesão) é 
igual ao trabalho de coesão do líquido. 
 
 
 Se o ângulo for 180º, isso significa que o líquido “não molha” a 
superfície sólida e cosθ será igual a -1. Nesta situação, o 
trabalho envolvido na separação da superfície é nulo. 
 
 
http://alfaconnection.net/pag_avsf/fqm0101.htm 
 Substâncias que quando adicionadas a um líquido aumentam a tensão 
superficial desse (como, por exemplo, ocorre com a adição de glicose 
ou sal à água) sofrem adsorção negativa e são chamados de 
tensoiônicos. 
 
 Substâncias que reduzem a tensão superficial e, portanto, tendem a se 
concentrar na interface (adsorção positiva). 
 não- eletrólitos ou eletrólitos fracos 
 Tensoativos ou surfactantes 
 
 
 
 
 
Tensão superficial, adsorção e tensoativos 
Polar Apolar 
Laurilssulfato de sódio 
 Os tensoativos geralmente são moléculas anfifílicas, isto é, que 
apresentam na mesma molécula uma região polar e outra apolar, 
claramente diferenciadas. 
 
 
 
 
 
 Em um sistema óleo e água, a molécula de tensoativo tende a se 
localizar preferencialmente na interface, com sua porção polar 
direcionada para a fase aquosa e sua porção apolar para a fase oleosa. 
 
 
 
 
 
Polar Apolar 
Laurilssulfato de sódio 
 O efeito dos tensoativos pode ser ilustrado na sua ação detergente. 
Em um sistema óleo-água, a molécula de tensoativo tende a se 
localizar preferencialmente na interface, com sua porção polar 
direcionada para a fase aquosa e sua porção apolar para fase oleosa. 
 A ação de limpeza-remoção de uma porção de graxa aderida em 
uma superfície de vidro, por exemplo: nada mais é do que a 
destruição de uma interface sólido-impureza. 
 
 
 
 
 
Gases 
GÁS IDEAL 
O gás não tem volume fixo ou uma pressão fixa. 
O volume do gás é o volume do recipiente. 
A pressão do gás depende do tamanho do recipiente. 
Gás ideal é um gás de densidade baixa (pressão muito baixa). 
A inexistência de forças 
intermoleculares garantem a coesão de 
algum modo entre suas partículas, o 
que impossibilita sua mudança de 
estado físico. 
Movimento Browniano explica de 
forma macroscópica o 
comportamento do Gás 
Características 
1. Coleção de partículas em constante 
movimento; 
2. Forças atrativas e repulsivas nulas; 
choque são elásticos; 
3. Espaço entre partículas muito maior do 
que tamanho das partículas; 
4. A velocidade média das partículas 
aumenta com o aumento da 
temperatura; 
Equações de estado: p = f(n, V, T) 
Suficiente para descrever o estado do sistema 
A equação de estado de uma substância pura é uma relação entre as variáveis: 
Pressão (p) 
Volume (V) 
Temperatura (T) 
Quantidade de matéria (n) 
Variáveis de 
estado 
Pressão 
Definição: A pressão é dada pelo quociente entre a força exercida por área de 
atuação. A unidade no SI de pressão é o Pascal (Pa) – newton por metro quadrado. 
Unidades: 
 
Nome Símbolo Valor 
Pasca 1 Pa 1Nm-2, 1Kgm-1s-2 
Bar 1 bar 105 Pa 
Atmosfera 1 atm 101325 Pa 
Torr 1 torr 101325/760 Pa 
Milimetro de mercúrio 1mmHg 133,322 Pa 
Libra por polegada2 1 psi 6,894747 kPa 
 A pressão em um gás confinado é o resultado do impacto das 
partículas com a fronteira (parede) que o contem. 
Volume 
Definição: É simplesmente o espaço ocupado pelas moléculas do gás que estão 
livres para se movimentar. 
Unidades: O valor de volume é dado em centimetro cúbico (cm3), no sistema 
internacional, mas comumente trabalha-se com litro (L) e mililitro (mL). 
Temperatura 
 É a propriedade que nos informa o sentido do fluxo de energia na forma 
de calor. A temperatura aumenta no sentido de quem recebe o calor (energia). 
 Existem várias escalas para medida de temperatura. Estas escalas 
podem ser determinadas pela medida do comprimento de uma coluna 
líquida ou gasosa. Os limites das escalas são definidos com base no ponto 
de gelo e ponto de vapor. 
 
Medida de Temperatura 
Fronteira diatérmica 
Fronteira adiabática Sistemas – Fronteiras - Temperatura 
Equação de Clapeyron 
 Tendo em vista o conceito de Mol, o físico Frances 
Paul Émile Clapeyron estabeleceu a seguinte relação 
matemática entre as variáveis de estado de um gás e o 
número de mols de determinada massa de gás. 
 
PV = nRT 
Princípio de Avogadro: Volumes iguais de gases, nas mesmas condições de 
temperatura e pressão, contêm o mesmo número de moléculas. 
 
 
 
 
 
 
 
Corresponde a dizer que o volume é 
proporcional ao número de moles 
presentes e que a constante de 
proporcionalidade independe da 
identidade do gás. 
nT x ctepV 
R
8,31451 JK-1mol –1 8,31451 Pa m3 K-1mol –1
8,20578 x 10-2 L atm K-1mol –1 8,31451 x 10-2 L bar K-1mol –1
62,364 L torr K-1mol –1 1,98722 cal K-1mol –1
R
8,31451 JK-1mol –1 8,31451 Pa m3 K-1mol –1
8,20578 x 10-2 L atm K-1mol –1 8,31451 x 10-2 L bar K-1mol –1
62,364 L torr K-1mol –1 1,98722 cal K-1mol –1
Rcte 
A lei dos Gases Ideais – efeito da massa 
Lembrando... 
 Número de Avogadro: 6,023  1023 
 
 Mol: 1 mol contém 6,023  1023 partículas (átomos, moléculas, 
elétrons etc.) 
 
 Massa molar (M): a massa de 1 mol de moléculas, medida em 
gramas. 
 
 Número de mols (n): n= m 
M 
 PV = nRT 
 
 Descreve o estado de um gás “hipotético”. 
 
 Um Gás Ideal não existe!!! Entretanto, os gases reais, na pressão 
atmosférica ou em pressão mais baixa e nas temperaturas 
ambientes, comportam-se como gases ideais, com boa 
aproximação, e a Lei dos Gases Ideais é portanto um modelo 
adequado. 
 
 Na CNTP, a 0ºC ou 273,15K e sob pressão de 1atm – um mol de 
gás ocupa o volume de 22,414L, e este volume e chamado de 
volume molar nas CNTP e R é igual a 0,082. 
Lei do Gás Ideal (perfeito) 
Transformações gasosas particulares 
 Essas transformações gasosas particulares ocorrem quando 
uma das variáveis de estado físico de um gás permanece 
constante, implicando na modificação das outras duas. 
 
1. Transformação Isotérmica 
 
2. Transformação Isobárica 
 
3. Transformação Isocórica (Isométrica ou Isovolumétrica) 
Lei de Dalton: A pressão exercida por uma mistura de gases 
ideias é a soma das pressões parciais dos gases. 
 




n
i
iPP
1
21ttii
ti
t
i
i
....P P PxP 
)(P totalpressão )(P parcial pressão
n
n
 x:molar Fração 
onde: 
ni = quantidade em mols do gás i. 
n = quantidade em mols da mistura de gases. 
 
Dessa forma temosas relações matemáticas entre pressão total, pressão parcial 
e fração em mols (e de maneira semelhante ao volume) expressas da seguinte 
forma: 
Modelo cinético dos gases 
 A teoria cinética do gás perfeito foi desenvolvida a partir da aplicação 
das leis da Mecânica de Newton a sistemas microscópicos dos gases, ou seja, 
às suas partículas. 
 
 Hipóteses: Algumas hipóteses forma atribuídas ao comportamento das 
moléculas de um gás perfeito: 
 
 Todas as moléculas são idênticas, tendo a forma de “esferas rígidas”. 
 
 Todas as moléculas estão em movimento desordenado, em todas as direções 
e em contínuo movimento de translação, rotação e vibração. 
 
Os choques entre as moléculas e contra as paredes do recipiente são 
perfeitamente elásticos. 
 
 As moléculas não exercem forças de ação mútua entre si, exceto durante os 
choques. 
 
As moléculas têm dimensões desprezíveis em comparação com os espaços 
vazios que as separam.