gases quimica geral

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GASES 
Renata.almeidaxm 
O que são? 
• O gás é um fluído no estado gasoso que não 
possui forma e nem volume definido, onde os 
átomos estão livres e em movimento constante 
e aleatório. 
Tipos de gases 
• Atômico 
Composto por um único átomo 
Ex: Gases nobres 
 
• Molecular 
Dois ou mais átomos ligados covalentemente formando um 
gás 
Ex: O 2, CO 2 e F 2 
Elementos 
• Gases nobres 
He, Ne, Ar, Kr, Xe e Rn 
 
• Halogênios 
F, Cl, Br e At 
 
• Outros: 
O, N e H 
 
• Macete: FON 
 
Características 
• Compressível 
Pode ter seu volume reduzido 
 
• Movimento Browniano 
Movimento cáotico e constante 
 
• Ausência de formato e volume 
Se adapta a forma que o contem 
 
• Propriedades variáveis 
 
 
Nitrogênio https://www.youtube.com/watch?v=bGzAT35kyiI 
Renata.almeidaxm 
Pressão 
• Pressão é a razão entre força e área. 
 
 
 
 
• P (Pressão); F (força) e A (Área) 
 
• A pressão que um gás exerce sobre as paredes do recipiente que o contem 
é o resultado das colisões das moléculas com a superfície do recipiente. 
Unidade SI 
• A unidade para a pressão é o Pascal (Pa) 
 
1 Pa = 1 Kg. m-1. s-2 = 1N.m-2 
 
• Exercício: 
 
Converta 5 Kg. Kg. m-1. s-2 em Pa 
e 0,0557N.m-2 em Pa 
 
Medidores de pressão 
• Manometro: mede a diferença de pressão entre 
o sistema e a pressão atmosférica. 
Ex: Pneu 
 
• Barometro: Mede a pressão atmosférica. 
Ex: Coluna de Hg 
 
Torricelli Renata.almeidaxm 
Pressão e densidade 
• A pressão de um gás pode ser relacionada À altura 
de uma coluna de líquido e sua densidade: 
 
P = dhg 
 
Exemplo: Suponhamos que a altura da coluna de Hg em um barômetro é 
760mm. Qual a pressão em Pa? (dHg: 13,546gcm-3 e :9,81m.s-2 ) 
 
 
 
101Kpa ou 1,01 x10-5 Pa 
Exercício 
• Qual é a pressão atmosférica se a altura da coluna de 
mercúrio, em um barômetro for 756mm? 
 
 
 
• Um manômetro de Hg de tubo aberto está 10mm acima 
da altura do lado aberto quando Patm corresponde a 
756mmHg. Qual a pressão no interior? 
100Kpa ou 1000Pa 
99,1Kpa ou 9,91x10-4 Pa 
Renata.almeidaxm 
• Qual a pressão dentro de um sistema quando o nível de 
Hg na coluna do lado do sistema, em um manômetro de 
Hg de tubo aberto, é 25mm inferior ao da coluna do lado 
da atmosfera, quando Patm corresponde a 760mmHg? 
 
 
 
 
 
785mmHg e 104kPa 
Unidades alternativas de pressão 
• 1 torr = 1 mmHg 
• 1 atm = 760 torr 
• 1atm = 1,01325x105 Pa 
• 105 Pa = 1 bar 
 
• Converta 500torr em atm. 
 
 
• A pressão atmosférica na cidade de Denver no Colorado, USA, 
chegou a 630torr certo dia. Expresse a pressão em Pa. 
0.65789atm 
84Kpa ou 8,4x104 Pa 
Lei de Boyle-Mariotte 
 
• O volume de uma quantidade fixa de gás diminui 
quando a pressão sobre ele aumenta 
 
• Quando T é constante V é inversamente proporcional a 
P para uma quantidade fixa de gás. 
 
P2 x V2 = P1 x V1 
 
Exemplo 
• Imaginemos que ao se empurrar o pistão de uma bomba de 
bicicleta, o volume dentro da bomba seja 100cm3 para 20cm3 antes 
que o ar comprimido flua para o pneu. Suponhamos que a 
compressão isotermica (T constante). Calcule a pressão do ar 
comprimido na bomba. Se a pressão inicial for 1atm. 
5 atm 
Renata.almeidaxm 
Exercício 
• Uma amostra de neônio cujo volume é 0,01L em 200torr se 
expande isotermicamente em um tubo evacuado cujo volume é 
0,2L. Qual a pressão final do neônio no tubo? 
 
 
• Uma amostra de gás que está no cilindro de uma maquina de teste 
ocupa o volume de 80cm3 sob 1atm. Ela sofre compressão 
isotérmica até 3.20 atm sob o efeito de um pistão. Qual o volume 
final da amostra? 
10 torr 
25 cm3 
Lei de Gay-Lussac 
• O volume de uma quantidade fixa de gás sob pressão 
constante (isobárica) varia linearmente com a 
temperatura. 
 
• Nenhum gás real tem V = 0. (T -273,15ºC zero absoluto) 
Lei de Charles 
• O volume de uma quantidade fixa de gás perfeito sob 
volume constante (isocórica) a sua pressão será 
diretamente proporcional à sua temperatura absoluta. 
• Um tanque rígido de oxigênio colocado no exterior de um edifício 
tem a pressão de 20atm às 6am, quando a temperatura é 10ºC. 
Qual sera a pressão no tanque às 6pm, quando a temperatura for 
30ºC? 
 
 
 
• Uma amostra de gás hidrogênio sob 760mmHg na temperatura de 
20ºC é aquecida até 300ºC em um recipiente de volume 
constante.Qual é a pressão final da amostra? (T em K) 
1,49x103 mmHg 
21,4 atm 
Exercício 
Princípio de Avogadro 
• O volume molar Vm de uma substância qualquer é o 
volume ocupado por um mol de moléculas. 
 
 
 
 
 
• Nas mesmas condições de T e P, um determinado 
numero de moléculas de gás ocupa o mesmo volume, 
independentemente de sua identidade química. 
Exercício 
• Um balão atmosférico de hélio foi enchido em -
20ºC com 1,2x103 mol de He até completar o 
volume de 2,5x104 L. Qual é o volume molar do 
He em -20ºC? 
 
 
 
20,83 mol/L 
Resumindo 
• Lei de Boyle: Isotérmica (T constante) 
 
• Lei de Charles: Isocórica (V constante) 
 
• Lei de Gay-Lussac: Isobárica (P constante) 
 
• Avogadro: T e P quando constante é proporcional a 
n. 
 
 
Renata.almeidaxm 
Gases ideais 
• É constituído por um número grande de moléculas em 
movimento desordenado descrito pelas leis de Newton. 
 
• O volume próprio das moléculas é desprezável frente ao 
volume do recipiente. 
• As forças intermoleculares são desprezáveis, excepto 
nas colisões mútuas e com as paredes do recipiente. 
 
• As colisões são elásticas e de duração desprezável. 
Diferenças entre real e ideal 
• O gás real obedece as leis de Charles, Boyle e Gay-
Lussac. 
 
• O gás ideal obedece a todas leis citadas acima e 
avogadro. Possui P reduzido e T elevado. 
 
• O gás ideal possui uma constante R que equivale para 
todos os gases. 
Valores de R 
 
• 8,20574x10-2 1atm. K-1. Mol-1 
• 8,31447x10-2 1bar K-1. Mol-1 
• 8,31447x10-2 1kPa K-1. Mol-1 
• 62,364 1 torr. Mol-1 
 
Lei dos gases ideais 
• Equação de estado dos gases perfeitos de 
Clapeyron 
 
• Quando uma massa fixa de um gás sofre transformação 
nas suas três grandezas fundamentais, que são 
pressão, volume e temperatura, a relação abaixo 
permanece constante: 
 
P . V = constante 
T 
• Junção das três leis 
 
• A maioria dos gases reais se comporta como gases 
ideais 
 
 
 
 
 
• Unidades SI: P(Pa), V(m3), T(K), R(J.K-1. Mol-1) e n(mol) 
 
 
PV = nRT 
Renata.almeidaxm 
 
Gases: https://phet.colorado.edu/pt_BR/simulation/gas-properties 
Gases 2: http://phet.colorado.edu/pt_BR/simulation/states-of-matter 
Lista: https://docente.ifrn.edu.br/albinonunes/disciplinas/quimica-ii-integrado-1/lista-
de-exercicios-estudo-dos-gases 
Lista 2: 
http://projetomedicina.com.br/site/attachments/article/515/quimica_lei_dos_gases_ex
ercicios.pdf 
 
 
 
Renata.almeidaxm 
Aplicação lei dos gases ideais 
• Pode ser usada quando duas variáveis são alteradas 
simultaneamente 
 
• A lei dos gases ideais serve para os gases reais em 
baixas pressões 
 
• Lei dos gases combinada (não é uma lei) 
 
Exercício 
• Calcule a pressão de um tubo de imagem de televisão em atm, 
levando em conta que o volume do tubo é de 5L e a temperatura 
23ºC, e que ele contém 0,010mg de gás nitrogênio. 
 
 
• Calcule a pressão em kPa exercida por 1g de dióxido de carbonoem um frasco de volume 1L em 300ºC. 
 
 
• Um motor de automovel mal regulado, em marcha lenta pode liberar 
até 1mol deCO por minuto na atmosfera. Que volume deCO, 
ajustado para 1atm, é emitido por minuto na temperatura de 27ºC? 
1,1x10-2 kPa 
1,7x10-6 atm 
24,6 L/min 
• Em uma experiência para investigar as propriedades do 
gás refrigerante usado em um sistema de ar-
condicionado, determinou-se que 500mL de uma 
atmosfera, em 28ºC, exercem 92kPa de pressão. Que 
pressão exercera a amostra quando for comprimida a 
300mL e resfriada a -5ºC? 
137kPa 
• Uma quantidade de ar cujo volume é 1000L em 20ºC e 1atm se 
eleva em um dos lados de uma montanha. No alto, a pressão é 
0,750atm e o ar se esfria a -10ºC. Qual é o volume dessa 
quantidade de ar nesse ponto? 
 
 
 
• Um balão atmosférico está cheio de gás hélio em 20ºC e 1atm. O 
volume do balão é de 250L. Quando o balão sobe até uma camada 
de ar onde a temperatura é -30ºC, o volume se expande ate 800L. 
Qual é a pressão da atmosfera nesse ponto? 
1,2x103L 
0,259 atm 
Renata.almeidaxm 
Volume 
Volume de um gás ideal 
T P Vm 
0K 0 0 
0ºC 1atm 22,4141 
0ºC 1bar 22,7111 
25ºC 1atm 24,4655 
25ºC 1bar 24,7897 
CNTP e STP 
• CNTP: 
25ºC (298,15K) 
1bar ou 1atm 
Vm gás ideal: 24,79L/mol 
 
• STP (T e P padrão) 
0ºC (-273K) 
1atm 
Vm 22,41L/mol 
Exercício 
• Calcule o volume ocupado por 2g de Hélio em 
25ºC e 1atm. 
 
12L 
Renata.almeidaxm 
Densidade dos gases 
• A uma dada T e P a concentração molar é a mesma 
para todos os gases. 
 
• Os gases possuem baixa densidade, por isso 
geralmente é dada em g/L. 
• Gases com grande massa molar terão uma maior 
densidade e menores massas molares terão o inverso. 
 
• Quando T for constante d e P serão diretamente 
proporcionais. 
 
• O aquecimento aumenta o volume de um gás e reduz 
sua densidade, enquanto o resfriamento reduz o volume 
e aumenta a densidade. 
Como os balões flutuam? 
Exercício 
• O composto orgânico volátil geraniol, um componente do óleo de 
rosas, é usado em perfumaria. A densidade do vapor a 260ºC e 
103torr é 0,408g/L. Qual a massa molar do geraniol? 
 
 
 
• O óleo obtido de folhas de eucalipto contém o composto orgânico 
volátil eucaliptol. A 190ºC e 60torr, uma amostra do vapor do 
eucaliptol tem densidade de 0,320g/L. Calcule a massa molar do 
eucaliptol. 
155g/mol 
154g/mol 
Renata.almeidaxm 
• O codex ebers, um papiro médico egipcío, descreve o uso do alho 
como antisséptico. Os químicos de hoje descobriram que o dialil-
dissulfeto-óxido (o composto volátil responsável pelo odor do alho) 
é um agente antibactericida poderoso. Em 177ºC e 200torr, uma 
amostra de vapor de dialil-dissulfeto-óxido tem densidade igual a 
1,04g/L. Qual a massa molar desse composto? 
 
 
 
 
146g/mol 
Para fixar 
• As concentrações molares e a densidade dos gases 
aumenta quando são comprimidos e diminuem quando 
aquecidos. 
 
• A densidade de um gás depende se sua massa molar. 
 
• Ar seco é o ar que não possui vapor de água. 
 
• A radiação solar faz com que ocorram reações químicas 
diferentes em altitudes diferentes. 
Por que é dificil respirar no topo do Everest? 
Altitude x Pressão 
Hipóxia 
• Efeitos colaterais partir de 3600m: 
 Falta de ar, sonolência, lassidão (dor muscular e estado de 
fadiga), fadiga muscular e mental, cefaléia, náusea e 
euforia 
 
• Efeitos colaterais partir de 5900m: 
Baixa oxigenação se agrava, abalos musculares e 
convulsões, queimaduras por UV 
 
• Efeitos colaterais partir de 7015m: 
Possivel estado de coma seguido de morte. 
 
Renata.almeidaxm 
Fração molar 
• Indica a fração do número total de mols de cada gás 
 
 
 
 
 
• A soma de todas as frações molares deve ser = 1. 
Lei das pressões parciais de Dalton 
• Dalton: A pressão total de uma mistura de gases é a 
soma das pressões parciais de seus componentes 
quando sozinhos num recipiente. 
 
• Uma mistura de gases que não reage entre si comporta-
se como gás simples. 
 
 
 
• Essa lei aplica-se a gases ideais. 
P = Pa + Pb + Pc + ... 
• A pressão total é derivada do choque das moléculas da 
mistura. 
 
• Pressão parcial para um gás úmido 
 
• Pressão parcial de um gás úmido: 
 
 
 
 
P = Par seco + Pvapor de agua 
• Pressão de vapor: Vaporização da água até que sua 
pressão parcial atinja um valor x. 
 
• A pressão de vapor no corpo humano é 47torr 
 
• Ex: Em um dia típico a pressão ao nível do mar é 
760torr, logo a pressão em nossos pulmões, devido a 
todos os gases, exceto o vapor de água é? 
713 torr 
Renata.almeidaxm 
Pressão parcial x Fração molar 
• Pressão parcial de um gás, real ou ideal: 
 
P1 = x1 . P 
 
Ex: Uma certa amostra de ar seco com massa total 1g 
compõe-se quase completamente de 0,76g de N e 0,24 
de O2. Calcule as pressões parciais quando a pressão 
total é 1atm. (usar 2O na massa) 
 
0,78 de N e 0,22 de O2 
Exercício 
• Um bebê foi acometido de infecção brônquica severa, adquirindo 
sérios problemas respiratórios. O anestesista administra heliox, uma 
mistura dos gases hélio que contém 92,3% de O2 em massa. Qual a 
pressão parcial de oxigênio na mistura que está sendo administrada 
ao bebê, se a pressão atmosférica for 730torr? 
 (Dados: O = 16; He = 4) 
 
 OBS: Dividir a porcentagem pela massa de O2 
 
438torr 
• Alguns mergulhadores estão explorando um naufrágio e 
desejam evitar a narcose associada a respiração de 
nitrogênio sob alta pressão. Eles passaram a usar uma 
mistura de neônio-oxigênio que contém 141,2g de O2 e 
335g de Ne. A pressão no tanque de gás é 50atm. Qual 
é a pressão parcial de O2 nos tanques? 
10,5 atm 
Renata.almeidaxm 
• Uma amostra de oxigênio foi coletada sobre água em 24ºC e 
745torr e fica saturada com vapor de água. Nesta temperatura, a 
pressão de vapor da água é 24,38torr. Qual é a pressão parcial do 
oxigênio? 
 
 
 
• Alguns estudantes que coletavam os gases hidrogênio e oxigênio 
da eletrolise da água não conseguiram separar dois gases. Se a 
pressão total da mistura seca é 720torr, qual é a pressão de cada 
gás? 
721torr 
240 torr de O2 e 480 de H2 
Lei dos volumes parciais de Amagat 
• Amagat: O volume que um gás ocupa em uma mistura 
gasosa é exatamente igual ao volume que esse gás 
ocuparia se estivesse sozinho dentro de um 
recipiente sob as mesmas condições de T e P. 
 
• A lei depende exclusivamente da fração em quantidade 
de matéria do gás estudado e do volume da mistura. 
VA = VT. XA 
 
• VA = volume parcial de um gás qualquer; 
• VT = volume total da mistura gasosa; 
• XA = fração em quantidade de matéria do gás que se 
quer descobrir o volume. 
 
• O volume total será a soma de todas as pressões 
parciais dos gases que compõem a mistura. 
VT= VA + VB+ VC + VD... 
Exercício 
• Um recipiente de capacidade de 41 L apresenta 3 mol 
de gás hidrogênio (H2), 2 mol de gás oxigênio (O2) e 5 
mol de gás metano (CH4). Determine os volumes 
parciais de cada um dos gases dessa mistura. 
 
 H2: 12,3L O2: 8.2L CH4: 20,5L 
 
• Uma mistura de gases contém 4 mols de H2 e 220g de 
O2 em um volume de 13L num recipiente. Calcule o 
volume parcial de cada gás. 
 
O2: 8,2162 H2 : 4,7712 
Modelo cinético dos gases 
1. Um gas é uma coleção de moleculas em 
movimento aleatório e contínuo 
2. As moléculas de um gás são pontos 
infinitesimalmente pequenos 
3. As partículas se movem em linha reta até 
colidir4. As moleculas não influênciam umas as outras, 
exceto quando colidem 
Movimento das moléculas 
• Um gás ideal empiricamente é formado por moléculas 
espaçadas, que não interagem entre si e que estão em 
movimento incessante, com velocidades médias que 
aumentam com a temperatura. 
Lei de Graham 
• A velocidade de difusão e efusão dos gases (seu 
espalhamento em outro meio) é inversamente 
proporcional à raiz quadrada de suas densidades. 
 
• A difusão e a efusão mostram como a média das 
moléculas fos gases se relaciona com a massa molar e 
suas temperaturas. 
 
• Quanto menor for a massa, mais fácil será para o gás 
realizar a difusão ou a efusão. 
Difusão 
• É a dispersão gradual de uma substância em outra. 
 
• “Propagação” 
 
• A molécula do gás irá espontaneamente se movimentar 
através de um outro gás. 
 
• Mantém a composição da atmosfera aproximadamente 
constante porque concentrações incomumente altas se 
difundem e se dispersam. 
 
Efusão 
• Efusão é a fuga de um gás para o vácuo através de um 
orifício pequeno. 
 
• A efusão ocorre quando o gás está separado do vácuo 
por uma barreira porosa, buracos microscópicos ou uma 
única abertura muito pequena. 
 
• A efusão aumenta a colisão das partículas do gás nas 
áreas de alta pressão invés das de baixa pressão 
fazendo com que ele migre de uma área de P ↑ para P↓. 
• Definição da lei: 
“Quando T é constante, a velocidade de efusão de um gás 
é inversamente proporcional à raiz quadrada de sua massa 
molar.” 
 
Ou seja, se T for constante quanto maior a velocidade de 
efusão, menor será a raiz quadrada da massa molar. 
Renata.almeidaxm 
• A difusão de um gás varia com o inverso da raiz 
quadrada da massa, assim moléculas mais leves 
difundem-se mais rapidamente do que as pesadas. 
 
• A efusão irá avaliar o movimento de apenas um gás. 
 
• A velocidade média das moléculas num gás é 
proporcional a efusão 
 
• Quanto menor for a massa, mais fácil será para o 
gás realizar a difusão ou a efusão. 
• Para dois gases A e B a velocidade média será 
inversamente proporcional à raiz quadrada de sua 
massa molar assim: velocidade média = efusão em 
questões conceituais. 
 
 
 
 
• Esse método é usado para determinar a massa molar de 
uma substância, porém não é muito usado. 
Por que bexigas murcham com o tempo? 
Fixando 
• A velocidade de efusão de um gás é inversamente 
proporcional a raiz quadrada de sua massa molar. 
 
• O tempo de efusão de um gás é diretamente 
proporcional a raiz quadrada de sua massa molar 
 
• A velocidade de efusão é diretamente proporcional com 
a a raiz quadrada da temperatura. 
Exercício 
• Se eu tiver amônia (NH3) e Vinagre (CH3COOH). Qual 
ira difundir mais rápido? 
 
• 30mL de Argônio levam 40s para efundir por uma 
barreira porosa. O mesmo volume de vapor de um 
composto volátil extraído de esponjas do caribe leva 
120s para efundir pela mesma barreira nas mesmas 
condições. Qual a massa molar desse composto? 
 
360g/mol 
• Uma certa quantidade de átomos de He leva 10s para 
efundir por uma barreira porosa. Quanto tempo a 
mesma quantidade de moléculas de metano, CH4, 
levaria para efundir nas mesmas condições? 
20s 
 
• (Mackenzie-SP) A velocidade de difusão do gás 
hidrogênio é igual a 27 km/min, em determinadas 
condições de pressão e temperatura (massas atômicas: 
H = 1; O = 16). Nas mesmas condições, a velocidade de 
difusão do gás oxigênio em km/h é de: 
405km/h 
Regra das fases 
• Gibbs deduziu uma relação entre o número de fases (P) 
que podem coexistir em equilíbrio em um dado sistema, 
o número mínimo de componentes (C) que podem ser 
usados para formar o sistema e os graus de liberdade 
(F). 
 
 
• O que são fases? 
Cada uma das partes homogêneas - iguais estruturas 
químicas, cristalinas e interfaces com o meio - de um 
sistema. 
 
Diagrama de fases 
O que o diagrama indica? 
 
• Temperatura e fases durante o resfriamento 
lento (equilíbrio) 
• Solubilidade 
• Estado da matéria 
• Pontos de Fusão e Solidificação 
• Grau F: Número de variáveis: pressão, 
temperatura e composição 
T e P crítico 
Temperatura crítica: Ocorre quando não é possível existir 
líquido, apenas gás. Por maior que seja a pressão exercida, 
um gás não irá se liquefazer. Não ocorre condensação. 
 
Pressão crítica: É a pressão de vapor de um gás numa 
temperatura crítica. (Mesma densidade, impossível 
mensurar vapor e gás) 
 
• No ponto crítico não é possível obter líquido e gás ao 
mesmo tempo à 374ºC e 217atm; 
 
• No ponto triplo coexiste os estados sólido, líquido e 
gasoso em equilíbrio térmico à 0,006atm e 0,01ºC. As 
curvas de fusão, de vaporização e de sublimação 
convergem nesse ponto 
 
 
Diagrama da Água 
• Solubilidade ilimitada 
Independente da quantidade de soluções misturadas 
apenas uma fase se formara constituindo um sistema 
homogêneo. (ex: Água e álcool) 
 
• Solubilidade limitada 
• Quando um excesso de um soluto é adicionado e ocorre 
supersaturação formando um corpo de fundo. (ex: Água 
com açúcar) 
 
Por que o sal derrete a neve? 
Crioscopia 
Finalizando: 
• Gás Ideal é aquele que possui propriedades inexistentes nos gases 
naturais. Não existe nenhum gás ideal, sendo esses gases irreais 
ou não existentes na natureza; 
 
• Gás Real é aquele que encontramos na natureza, ou seja, os gases 
comuns aos quais podemos a qualquer momento nos deparar com 
uma amostra real; 
 
• Gás Perfeito é aquele que tem suas características próximas à do 
gás ideal, porem tal fato se dá através de processos não naturais.