Universidade Federal de Itajubá Química Geral Qui-102 Gases Gases Paulo Roberto Ponzoni de Abreun° 15779 Bruno Silva Santosn° 15757

Universidade Federal de ItajubáQuímica Geral Qui-102

Gases

Gases

Paulo Roberto Ponzoni de Abreu n° 15779

Bruno Silva Santos n° 15757

Universidade Federal de Itajubá

Química Geral Qui-102

Gases

Características dos gases Pressão As leis dos gases A equação do gás ideal Aplicações adicionais da equação do gás ideal Misturas de gases e pressões parciais Teoria cinética molecular Efusão e difusão molecular Gases reais: desvios do comportamento ideal

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Gases

Características dos gases

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Gases

Pressão• Pressão transmite a idéia de força agindo sobre

uma determinada área que tende mover algo numa determinada direção.

• A unidade SI (sistema internacional) é newton/ metro quadrado. A ela deram o nome de pascal (Pa) em homenagem a Blaise Pascal (1623-1662).

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Gases

• Evangelista Torricelli (1604 – 1947)

Inventou a barômetro para mostrar

que a atmosfera tinha peso.• Após o equilíbrio do mercúrio com

a pressão atmosférica, observou que

altura da coluna de mercúrio

era de 760mm.

1 atm = 760 mmHg = 760 torr = 1,01325 x 105 Pa = 101,325 kPa

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Gases

Podemos usar outros dispositivos para medir a pressão de um gás em sistemas fechados.

•No laboratório usamos o dispositivo

chamado manômetro que opera

pelo mesmo princípio do barômetro.

•Os calibradores que medem a pressão

do ar nos pneus de automóveis e bicicletas.

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Gases

As leis dos gasesLei de Boyle:

“O volume de certa quantidade de gás mantido a temperatura constante é inversamente proporcional à pressão”

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Gases

Exemplos diários:

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Gases

Lei de Charles:“O volume de uma certa quantidade de gás fixa, mantida a pressão constante, é diretamente proporcional à sua temperatura absoluta”

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Gases Lei de Avogadro: “O volume de um gás mantido

a temperatura e pressão constantes é diretamente proporcional à quantidade de matéria do gás”

6,02 x 1023 moléculas =

22,4 L (CNTP)

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Gases A equação do gás ideal

A partir dessas três leis

Equação geral dos gases:

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Gases PV = nRT

• R é chamado de constante dos gases ideais. O valor e a unidade de R dependem das unidades de temperatura, pressão e volume.

• n é a quantidade do gás em mols.

Gás ideal

Um gás perfeito ou ideal é um modelo idealizado para o comportamento de um gás. Um gás perfeito obedece as leis de Boyle-Mariotte, de Charles, de Gay-Lussac, de Avogadro.

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Gases • Muitas propriedades dos gases são tabeladas de

acordo com a CNTP (condições normais de temperatura e pressão), o que implica numa pressão de 1 atm e temperatura de 0°C (273,15 K)

• A partir desses valores podemos calcular o volume de um gás ideal. V = 22,4 L

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Gases Temos três processos utilizando a equação do gás ideal:

• Processo isotérmicoÉ um processo no qual não há variação de temperatura.Assim, nRT = constante. PV = P’V’

• Processo isobáricoÉ um processo no qual não há variação de pressãoAssim, nR/P = constante. V/T = V’/T’

• Processo iso(volu)métricoÉ um processo no qual não há variação de volumeAssim, nR/V = constante. P/T = P’/T’

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Gases

• E quando somente nR = constante, podemos usar:

PV/T = P’V’/T’

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Gases

Aplicações adicionais da equação do gás ideal

PV = nRT PV = m RT P MM = m = d

d = P MM ou MM = dRT

RTMM V

RT P

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Gases

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Gases Misturas de gases e pressões parciais• Em uma mistura de gases a pressão total é a soma das

pressões dos gases que compõem essa mistura. Cada gás age como se estivesse ocupando sozinho o espaço disponível. Enunciando de forma diferente a idéia, podemos dizer que a pressão total é a soma das pressões parciais. Esta é conhecida como Lei de Dalton.

• Pressão parcial é a pressão que um determinado componente em uma mistura, que contribui para a pressão total.

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Gases • Considerando Pt a pressão total e P1, P2, P3 as pressões parciais dos gases.De acordo com a lei de Dalton temos:

Pt = P1 + P2 + P3

Pressões parciais e frações em mol• Como cada gás comporta-se de forma independente, podemos

relacionar a quantidade de um gás em uma mistura com sua

pressão parcial

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Gases

• pressão parcial de um gás em um mistura é sua fração em quantidade de matéria multiplicada pela pressão total.

Xi é igual (n1/nt)

• A razão de n1/nt é chamada fração em quantidade de matéria ou fração em mol do gás 1.

• Xi é um número sem dimensão que expressa a razão entre a quantidade de matéria de certo componente e a quantidade de matéria total na mistura.

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Gases Coletando gases sobre a água

• É comum sintetizar gases e coletá-los através do deslocamento de um volume de água, através da montagem abaixo.

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Gases

• Para calcular a quantidade de gás produzido, precisamos fazer a correção para a pressão parcial da água.

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Gases

Teoria cinética molecular

Rudolf Clausius em sua Teoria Cinética Molecular afirmou:

1. Os gases consistem em grande número de moléculasque estão em movimento.2. O volume do gás é desprezível comparado ao volumetotal (0,1%).3. As forças atrativas e repulsivas entre as moléculas sãodesprezíveis.

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Gases

4. As energias podem ser transferidas entre as moléculas

em suas colisões, porém a energia cinética média das

moléculas não varia com o tempo, ou seja, as colisões são

perfeitamente elásticas.

5. A energia cinética média das moléculas é proporcional

à temperatura absoluta.

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Gases • Energia Cinética Média = m (vmq)2

2

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Gases Aplicação da lei dos gases:• Efeito de aumento do volume à temperatura

constante

• Efeito do aumento da temperatura a volume constante

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Gases Efusão e difusão molecular De acordo com a teoria cinética molecular, a

energia cinética média de qualquer coleção de moléculas de um gás, m (vmq)2/2, tem um valor específico a determinada temperatura. Assim, um gás composto de partículas leves, como He, terá a mesma energia cinética média que um composto de partículas muito mais pesadas, como Xe, desde que os dois estejam à mesma temperatura. A massa m, das partículas no gás mais leve é menor que aquela no gás mais pesado.

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Gases

• Dessa forma, as partículas mais leves devem ter maior velocidade do que as partículas mais pesadas de gás.

• A seguinte equação, que expressa esse fato quantitativamente, pode ser derivada de teoria cinética molecular:

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Gases Efusão e difusão molecular• O primeiro fenômeno é a efusão, que é a fuga das

moléculas de gás por orifícios minúsculos para um espaço evacuado.

Lei de Graham afirma que a taxa de efusão de um gás é inversamente proporcional à raiz quadrada de sua massa molar.

E quanto maior a velocidade molecular de um gás maior a sua chance de chocar-se com o orifício e efundir.Isso implica que a velocidade molecular é diretamente proporcional à taxa de efusão.

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Gases

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Gases • O segundo fenômeno é a difusão, que é o espalhamento de uma substância pelo espaço ou por uma segunda substância.

• Velocidade das moléculas• Colisões• Caminho livre médio

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Gases • AirbagA bolsa inflável ou airbag é considerada um dos mais eficientes recursos de segurança passiva (que visam a minimizar as conseqüências de um acidente) dos automóveis atuais

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Gases

Gases reais: desvios do comportamento ideal

• A altas pressões o desvio de comportamento ideal (PV = 1) é grande e diferente para cada gás. RT

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Gases

•Gases reais não se comportam de modo ideal a altas pressões.

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Gases

•O desvio comportamental ideal depende da temperatura

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Gases

• Quanto maior a temperatura, mais o gás se aproxima do comportamento ideal.

• Quando a temperatura de um gás chega perto do ponto de condensação a diferença de comportamento torna-se significativa.

• Quanto menor a temperatura e/ou quanto maior a pressão, as moléculas aproximam-se mais.

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Gases

• Van der Waals identificou que, para um gás real, a expressão do gás ideal teria que ser corrigida quanto ao volume finito e às forças atrativas.

• a e b variáveis particulares de cada gás.

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Gases • a e b aumentam de acordo com o aumento da massa molar e com a complexidade de cada molécula

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Gases

Referências bibliográficas

• Química: A Ciência Central, 9ª ed.. Brown, LeMay, Bursten

• http://www.qmc.ufsc.br/quimica/pages/aulas/gas_page2.html

• http://pt.wikipedia.org • http://images.google.com.br• http://hsw.uol.com.br/

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