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1 Disciplina de Química Geral Aula 5: Gás ideal e real Mistura de gás Profa. Roberta L. Ziolli O modelo da teoria cinética para um gás ideal se baseia no seguinte: 1. O gás é constituído por um número de moléculas em movimento desordenado descrito pelas leis de Newton; 2. O volume das moléculas é desprezível frente ao volume do recipiente; 3. As forças intermoleculares são desprezíveis, exceto nas colisões mútuas e com as paredes do recipiente; 4. As colisões são elásticas e de duração desprezível. Teoria Cinética dos Gases Ideais Lei do Gás Ideal PV=nRT, esta equação também é conhecida como equação de estado Em CNTP (0oC e 1,00 atm), o volume molar de qualquer gás é 22,4 L/mol Alguns valores para R: 8.3145 J mol-1 K-1 0.0831451 L bar K-1 mol-1 82.058 cm3 atm mol-1 K-1 0.0820578 L atm mol-1 K-1 1.98722 cal mol-1 K-1 62.364 L Torr K-1 mol-1 Exemplo. Qual é a densidade do gás oxigênio, em g/L, a 25 oC e 0,850 atm? Gás Real É todo gás que existe, em qualquer condição de pressão e temperatura. É constituído de pequenas partículas sujeitas a forças de atração em longas distâncias e a forças de repulsão quando em curtas distâncias. Diversas equações de estado dos gases reais foram propostas, como: 1. Equação do viriel; 2. Equação de Van der Waals; 3. Equação de Berthelot; 4. Equação de Dieterici A equação de van der Waals Em 1873, J.D. van der Waals propôs sua equação. No gás real, a pressão é menor do que a prevista pela lei ideal: devido as forças atrativas intermoleculares. Por isso, a pressão é corrigida pela expressão a/V2. Da mesma forma, moléculas reais tem volume. O termo b é uma função do diâmetro esférico da molécula do gás, conhecido como diâmetro de van der Waals. Para n mol de gás, a equação genérica é: 2 Abaixo estão alguns valores para a e b de alguns gases. Observe como os gases hidrogênio, hélio e neônio apresentam valores muito próximos a zero. Isto porque eles quase não exibem interações intermoleculares no estado gasoso – apresentam comportamento quase ideal. Gás a (L2atm/mol2) b (L/mol) H2 0.2444 0.02661 O2 1.360 0.03183 N2 1.390 0.03913 CO2 3.592 0.04267 Cl2 6.493 0.05622 Ne 0.2107 0.01709 He 0.03412 0.02370 SO2 6,865 0,05679 Quanto mais inerte for o gás menor os termos de correção porque menor será a interação entre as moléculas. Exemplo. Considerando-se o SO2 como gás ideal, a pressão exercida a 0 oC(273,2 K) por 1,000 mol do gás ocupando o volume de 22,41 L, seria de 1,000 atm. Nas mesmas condições, qual seria o valor da pressão usando para os cálculos a equação de van der Waals para gases reais? Mistura de gases. Lei de Dalton. Lei das pressões parciais Toda mistura de gases é sempre um sistema homogêneo, ou seja, possui só uma fase, e comporta-se como se fosse constituída por um único gás, em relação a pressão. Assim temos que Ptotal numa mistura de dois gases A e B, por exemplo, será: Ptotal= PA + PB Dalton estabeleceu que "a pressão total de uma mistura de gases é igual à soma das pressões parciais dos gases que a constituem". Considera-se pressão parcial a pressão que cada gás, isoladamente e à mesma temperatura, exerceria sobre as paredes do recipiente que continha a mistura. Esse princípio só se aplica aos gases ideais. Exemplo. Uma amostra de 1,00 L de ar seco, a 25 oC e 786 mmHg, tem 0,925 g de N2, além de outros gases entre os quais o oxigênio, o argônio e o dióxido de carbono. Pergunta-se: a) Qual é a pressão parcial (em mmHg) do N2 na amostra? b) Qual é a fração molar e a percentagem molar do N2 na amostra? Exemplo. Recolhimento de gás H2, obtido pela reação: Recolhimento de gás sobre água (Método adotado para gás que não se dissolve apreciavelmente em água) Zn(s) + 2HCl(aq) � ZnCl2(aq) + H2(g) Considerando que 156,0 mL de gás H2 foram coletados a 19 0C na pressão total de 769,0 mmHg, pergunta-se qual é a quantidade, em massa, de gás H2 obtido. Dado: Pressão de vapor da água, 19 0C, 16,50 mmHg.
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