Propriedades dos Gases Ideais - Resumo Físico-Químico

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Importância dos Estudos:
. O comportamento dos gases é bem
compreendido e pode ser descrito por
modelos matemáticos
. Serve como referência para estudo e
desenvolvimento de modelos de outros
fenômenos naturais
. Muitos elementos e compostos químicos são
gases em condições normais de temperatura
e pressão
. Muitos líquidos podem ser vaporizados, e as
propriedades do vapor comportam-se como a
dos gases
. A atmosfera é gasosa e movimenta massa e
energia
Gás x Vapor:
Gás:
. Substância que nas condições normais de
temperatura e pressão (CNTP) está no estado
gasoso
→ Alguns elementos e compostos gasosos
comuns (1atm e 0ºC):
Vapor:
. É uma forma gasosa de uma substância que
normalmente encontra-se no estado líquido
→ CNTP: condições normais de temperatura e
pressão, 0 °C e 1 atm
→ CNATP: condições normais ambientes de
temperatura e pressão, 298,15 K e 1 bar
Estado Físico - Gasoso:
. O estado físico de uma substância é definido
pelas propriedades físicas dela
. Para descrever o estado gasoso, quatro
grandezas são necessárias, sendo elas:
● n: quantidade do gás (em mols)
● T: temperatura do gás (em kelvin)
● V: volume do gás (em litros)
● P: pressão do gás (em atm)
→ atm: atmosfera
Equação de Estado:
. Na prática, cada gás pode ser descrito por
uma Equação de Estado que estabelece uma
relação bem determinada entre as quatro
variáveis
Modelo de Gás Ideal:
. As moléculas devem comportar-se como
pontos, sem dimensão considerável
. O volume próprio do gás é o volume do
recipiente que o contém
. Não existem forças interativas moleculares,
isto é, cada molécula comporta-se como uma
partícula individual
. Gases reais como He e H2 apresentam
comportamento próximo da idealidade, a
baixas pressões e altas temperaturas, pois:
● Baixas Pressões: o grande volume livre
minimiza o efeito do volume próprio
molecular
→ baixa densidade gasosa
● Altas Temperaturas: o elevado grau de
agitação molecular dificulta as
interações moleculares
Pressão:
. É o quociente de uma força (F) pela área
sobre a qual se aplica
Barômetro:
. É um equipamento de medida de pressão
. Um barômetro pode ser construído
enchendo-se um tubo com líquido e depois
invertendo o tubo numa cuba cheia com o
mesmo líquido
Barômetro de Mercúrio:
. A pressão da atmosfera exercida sobre a
superfície do mercúrio na cuba inferior é
equilibrada pela pressão para baixo da coluna
de mercúrio
. No nível do mar a altura da coluna de
mercúrio é cerca de 760mm acima da
superfície da cuba
→ mmHg = torr (Torricelli)
Temperatura:
. É uma propriedade que nos informa o
sentido do fluxo de energia
Lei dos Gases:
. As leis empíricas dos gases:
Lei de Boyle: a temperatura é constante, a
pressão do gás é inversamente proporcional
ao seu volume
. A lei de Boyle é válida nos limites de
pressões baixas, e os gases reais só
obedecem no limite de a pressão tender a
zero ( P→ 0)
→ Explicação molecular para a lei de Boyle: num gás
que é comprimido à metade de seu volume,
duas vezes mais moléculas atingirão as
paredes do que antes da compressão. Logo, a
força média sobre as paredes fica dobrada
Lei de Charles: a pressão é constante, o volume
do gás é diretamente proporcional a sua
temperatura
. Outra versão da lei de Charles relaciona a
pressão de um gás em função da temperatura
quando o volume é constante
Princípio de Avogadro: volumes iguais de gases,
nas mesmas condições de temperatura e
pressão, contêm o mesmo número de
moléculas
. Combinações de leis empíricas em uma
única expressão, onde a constante de
proporcionalidade é R, chamada de constante
dos gases ideais
Todas as Leis combinadas: formam a lei dos
gases ideais
A Constante dos Gases em Várias Unidades:
R = 8,31447 JK-1 mol-1
R = 8,31447 dm3 kPa K-1 mol-1
R = 8,20574 x 10-2 dm3 atm K-1 mol -1
R = 62,364 dm3 Torr K-1 mol-1
R = 1,98721 cal K-1 mol-1
→ 1 dm3 = 10-3 m3