Mistura de Gases

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MISTURA DE GASES:
● Muitos sistemas gasosos são misturas de gases.
● Uma mistura de gás será sempre um sistema
homogêneo.
● Basicamente todos os “gases” com os q tem-se
contato no cotidiano não são gases isolados.
● O ar é o melhor exemplo de uma mistura gasosa
o 78% do volume de massa é de nitrogênio, 21%
é de gás oxigênio e 1% de outros gases.
● Dois aspectos são os mais importantes para estudo
de gases: pressão e volume que esses gases exercem
nas misturas das quais participam.
o São conhecidas como pressão e volume parciais
dos gases e correspondem à pressão ou o
volume que o gás exerce ou ocupa de forma
individual dentro da mistura nas mesmas
condições de temperatura e pressão.
o E não corresponde a pressão ou o volume que
ele possuía antes de entrar para mistura.
o O estudo dessas grandezas independe da
natureza ou do tipo de gás.
o Depende apenas da quantidade de matéria
(número de mols).
o Todas as relações estudadas serão validas para
todos os gases da mistura. Considerando que
eles não reagem entre si.
1. Pressão parcial:
● A lei das pressões parciais também é conhecida
como lei de Dalton.
● “A pressão total exercida por uma mistura gasosa
é igual à soma das pressões parciais dos gases
que compõe a mistura.”
𝑃
𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙
= 𝑃
1
+ 𝑃
2
+ 𝑃
3
+ 𝑃
4
…𝑜𝑢 𝑃 = ∑𝑝
● Considerando a lei dos gases ideais, as pressões
parciais se relacionam diretamente com o
número de mols de cada substância, logo:
𝑃 = ∑𝑛 𝑅𝑇𝑉 ∴𝑃𝑉 = ∑𝑛𝑅𝑇
● A lei de Dalton também pode ser mostrada pela
fração em quantidade de matéria (X) que
relaciona a quantidade de matéria em mol de
cada gás com a quantidade de matéria total da
mistura:
𝑋
𝑦
=
𝑛
𝑦
𝑛
𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙
o A fração em quantidade de matéria é
conhecida como fração molar que uma
relação entre o valor parcial e um valor total.
● A fração em quantidade de matéria também é
proporcional à relação entre a pressão parcial do
gás e a pressão total da mistura:
𝑋
𝑦
=
𝑃
𝑦
𝑃
𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙
2. Volume parcial:
● Também conhecida como Lei de Amagat.
● “O volume total de uma mistura gasosa é igual à
soma dos volumes parciais dos gases que
compõem a mistura.”
𝑉
𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙
= 𝑉
1
+ 𝑉
2
+ 𝑉
3
…𝑜𝑢 𝑉
𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙
= ∑𝑣
● Volume parcial é o volume que um gás ocuparia
se sobre ele estivesse sendo exercida a pressão
total da mistura gasosa à mesma temperatura.
● Aplicando a lei dos gases ideais tem-se:
𝑃
𝑇
= ∑𝑛 𝑅𝑇𝑉 ∴𝑃𝑇𝑉 = ∑𝑛𝑅𝑇
● Com a porcentagem em volume da fração molar
tem-se:
𝑋
𝑦
=
𝑉
𝑦
𝑉
𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙
EXEMPLO: Um balão contém 32g de He e 128g de SO2.
Calcule: (dados: massas molares: He = 4g/mol; SO2 =
64g/mol)
a) As frações molares de cada gás;
b) As frações parciais de cada gás quando a pressão
total for igual a 1000mmHg.
EXEMPLO: Em uma mistura gasosa de N2, CO2 e H2S as
pressões parciais são, respectivamente, 0.60atm,
0.90atm e 1.50atm. Indique as porcentagens em volume
de cada gás na mistura.
a) 30% de N2, 20% de CO2 e 50% de H2S.
b) 50% de N2, 15% de CO2 e 45% de H2S.
c) 20% de N2, 30% de CO2 e 50% de H2S.
d) 80% de N2, 10% de CO2 e 10% de H2S.
e) 25% de N2, 25% de CO2 e 50% de H2S.
EXEMPLO: Uma mistura gasosa com 0,3mol de oxigênio,
0,4mol de nitrogênio e 0,3mol de argônio exerce uma
pressão de 1,12atm quando encerrada em um recipiente
a 273K. Admitindo-se um comportamento ideal, qual é o
volume aproximado, em litros, do recipiente?
Dados: R = 0,082atm.L.mol-1.k-1, N = 15; O = 16; Ar = 40
a) 10L
b) 15L
c) 20L
d) 25L
3. Densidade absoluta dos gases:
● A densidade absoluta de um gás ideal pode ser
calculada para qualquer combinação de
temperatura e pressão usando a Lei dos gases
ideais.
● Considerando e tem-se:𝑛 = 𝑚𝑀 𝑑 =
𝑚
𝑉
𝑃𝑉 = 𝑛𝑅𝑇 ⇒𝑃𝑉 = 𝑚𝑀 𝑅𝑇⇒𝑃𝑀 =
𝑚
𝑉 𝑅𝑇⇒
𝑃𝑀 = 𝑑𝑅𝑇
Logo
𝑑 = 𝑃𝑀𝑅𝑇
● Dado em g/L
4. Densidade relativa dos gases:
● A densidade relativa entre dois gases é dada pela
simples relação entre suas densidades absolutas,
medida nas mesmas condições de pressão e
temperatura:
𝑑
𝐴
𝑑
𝐵
=
𝑀
𝐴
𝑀
𝐵
● Pode-se concluir que quanto maior a massa
molar de um gás, maior é sua densidade.
● É comum comparar a densidade dos gases com a
do ar.
o Para fazer essa comparação basta conhecer a
massa molar do ar.
o A massa molar do ar corresponde a uma
média ponderada que relaciona a
porcentagem em volume de cada
componente, ou seja, sua fração molar (X),
com a massa molar.
o Essa média ponderada é conhecida como
massa molar aparente:
𝑀
𝑎𝑝
= 𝑋
𝑁
2
. 𝑀
𝑁
2
( ) + 𝑋𝑂
2
. 𝑀
𝑂
2
( ) + (𝑋𝐴𝑟. 𝑀𝐴𝑟)
5. Difusão e efusão de gases:
● Efusão é a passagem de um gás através de
pequenos orifícios.
● Difusão propriedade de duas ou mais substância
misturarem-se espontaneamente, resultando em
soluções, quando colocadas em presença umas
das outras.
● A Lei de Graham diz que a velocidade de difusão
e de efusão de um gás é inversamente à raiz
quadrada de sua densidade.
𝑣
1
𝑣
2
=
𝑑
1
𝑑
2
Em funções das massas molares:
𝑣
1
𝑣
2
=
𝑀
1
𝑀
2
SOLIÇÕES – DISPERSÕES:
● Dispersão é considerada como um sistema no qual
uma determinada substância está difundida, como
se fosse uma partícula pequena, em outra
substância.
o Um exemplo é uma mistura entre água e areia
em um copo.
● O primeiro conteúdo, em menor quantidade, é
conhecido como fase dispersa (ou disperso).
● O segundo é chamado de fase de dispersão ou
dispersante.
● Conceituando as dispersões como princípios em que
certo soluto caracterizado com sólido, espalhasse
uniformemente pela mistura inteira.
● As dispersões são classificadas pelo tamanho das
partículas:
Dispersão Diâmetro médio
Soluções Verdadeiras Entre 0 e 1nm
Coloides Entre 1 e 1.000nm
Suspensões Acima de 1.000nm
● Soluções verdadeiras:
o São misturas de duas ou mais substâncias de
aspecto uniforme.
o Suas partículas têm tamanho menos que 1nm,
logo, são invisíveis a olho nu.
o O termo solução verdadeira é muito usado para
distinguir das dispersões coloidais.
o As partículas dos solutos não sedimentam, não
podem ser filtradas, não conseguem dispersar a
luz.
a) Soluções solidas: ligas metálicas.
b) Soluções líquidas: açúcar na água, álcool.
c) Soluções gasosas: o ar.
● Dispersão coloidal ou coloide:
o Muitas vezes confundidas com soluções
verdadeiras a olho nu.
o Ocorre deposito sob ação de uma centrífuga e
suas partículas podem ser retiradas por filtros.
o São sistemas heterogêneos.
o As vezes apresenta aspecto homogêneo,
facilitando a confusão com soluções verdadeira.
o São classificadas de acordo com as fases
dispersas e de dispersão.
� São 5 tipos de classificações: sol, gel,
emulsão, espumas e aerossol.
� Esses tipos ainda podem ser sólidos ou
líquidos.
a) Sol: gelatina dissolvida, pasta de dente.
b) Sol sólido: vidro e plástico pigmentado.
c) Gel: gelatina, geleias, queijos, pasta de dente e
tinta seca.
d) Gel sólido: rubi.
e) Emulsão: maionese, leite, manteiga.
f) Emulsão sólida: margarina, opala.
g) Espumas: espuma de sabão e de combate a
incêndios.
h) Espumas sólidas: isopor, poliuretano.
i) Aerossol líquido: neblina, sprays.
j) Aerossol sólido: fumaça e poeira.
● Suspensões:
o Apresentam partículas de diâmetro maior que
1000nm.
o Podem ser vistas a olho nu ou por microscópio.
o É uma mistura heterogênea.
o Suas partículas sedimentam, sendo facilmente
filtradas.
o Exemplos: granito, água e areia, água e argila,
etc.
EXEMPLO: Faça a correspondência:
a) Solução verdadeira;
b) Solução coloidal;
c) Suspensão.
i) Suas partículas podem ser separadas por ultrafiltro.
ii) É possível de sedimentação espontânea.
iii) Possui partículas invisíveis mesmo com o uso de
aparelhos.
iv) Suas partículas são separadas por filtros comuns.
v) Possui partículas visíveis apenas ao
ultramicroscópio.
vi) É sempre um sistema homogêneo e suas partículas
não sedimentam.
vii)Não pode ser separada por filtração nem por
centrifugação.
viii) É um sistema heterogêneo.
EXEMPLO: Considere o quadro a seguir:
Logo, podemos afirmar que:
a) A = solução verdadeira; B = Suspensão; C=
solução coloidal.
b) A = suspensão;B = Solução coloidal; C= solução
verdadeira.
c) A = solução coloidal; B = solução verdadeira; C=
suspensão.
d) A = solução coloidal; B = Suspensão; C= solução
verdadeira.
e) A = solução verdadeira; B = Solução coloidal; C=
suspensão.
EXEMPLO: Dentre os seguintes materiais:
i) Maionese;
ii) Iogurte;
iii) Azeite de oliva;
iv) Refrigerante.
Podem ser classificados como dispersões coloidais:
a) i e ii
b) i e iii
c) ii e iii
d) ii e iv
e) iii e iv
SOLUÇÕES – INTRODUÇÃO:
● São misturas de duas ou mais substâncias que
apresentam aspecto uniforme.
● Apresentam uma única fase que podem ser
apresentadas em um dos três estados físicos.
● São compostas basicamente de soluto e solvente.
o Soluto: é uma substância que está dispersa no
solvente, ou seja, a substância dissolvida.
� São geralmente compostos iônico, mas
podem se apresentar também como
compostos moleculares polares.
o Solvente: é uma substância onde o soluto é
disperso, ou seja, a parte que apresenta em
maior quantidade.
� O solvente mais utilizado é a água.
● Podem ser classificados de diversas maneiras.
● Com relação ao seu estado físico:
o Soluções sólidas: ouro 18 quilates, latão e outras
ligas metálicas.
o Soluções gasosas: ar atmosférico entre outras
misturas gasosas de interesse comercial
o Soluções líquidas: soro fisiológico, álcool
comercial.
o Em casos onde todos os componentes da
solução se encontram no mesmo estado físico
considera-se o soluto o composto presente em
menor quantidade.
● Quanto a natureza do soluto:
o Soluções iônicas: são compostas de solutos
iônicos, por exemplo NaCl em água.
o Soluções moleculares: são compostas por solutos
de origem molecular, como por exemplo água
com açúcar.
o Há casos especiais onde há presença de
compostos iônicos e moleculares compondo a
solução como o caso do ácido acético em água.
● Em relação a quantidade de soluto e solvente:
o Soluções insaturadas: possuem menor
quantidade de soluto em relação à quantidade
de solvente.
o Soluções saturadas: possuem a máxima
quantidade de soluto em determinado solvente.
o Soluções supersaturadas: possuem maior
quantidade de soluto em relação a quantidade
de solvente.
● As soluções ainda podem ser concentradas ou
diluídas, de acordo com a necessidade e aplicação a
qual se destinam.
o Uma solução concentrada tem seu volume total
diminuído, mas a quantidade de soluto é a
mesma
o Uma solução diluída o volume total é
aumentado, mas a concentração do soluto é a
mesma.
EXEMPLO: Um exemplo típico de solução supersaturada
é:
a) Água mineral natura.
b) Soro caseiro.
c) Refrigerante em recipiente fechado.
d) Álcool 46°GL.
e) Vinagre.
EXEMPLO: A principal característica de uma solução é:
a) Ser sempre uma mistura homogênea.
b) Possuir sempre um líquido com outra substância
dissolvida.
c) Ser um sistema com mais de uma fase.
d) Ser homogênea ou heterogênea, dependendo
das condições de pressão e temperatura.
e) Ser uma substância pura em um único estado
físico.