Ciências da Natureza e suas
Tecnologias - Química
Ensino Médio, 2ª Série
Mistura de gases
Materiais
•
•
•
•
detergente;
água;
canudo ou arco para fazer as bolhas;
glicerina (vendida em farmácias).
Imagens: (a)Autor desconhecido/Disponibilizado por Xanthine Complex/Domínio
Público; (b) Martin Meise/GNU Free Documentation License; (c) : Kristian
Ovaska/Creative Commons - Atribuição - Partilha nos Mesmos Termos 2.5 Genérica.
QUÍMICA, 2º Ano do Ensino Médio
Misturas Gasosas
Experimento: Bolhas de Sabão
QUÍMICA, 2º Ano do Ensino Médio
Misturas Gasosas
Experimento: Bolhas de Sabão
Procedimento:
Imagem : Andreas Hendrik/Public Domain.
• misture bem a água com o detergente e a glicerina;
• num local com pouca ventilação, faça a maior bolha de sabão
que puder.
A bolha formada contém gás carbônico
(CO2), cuja massa molar é 44 g/mol.
Como a massa molar aparente do ar
atmosférico é de 28,96 g/mol, a bolha
desce ao invés de subir.
QUÍMICA, 2º Ano do Ensino Médio
Misturas Gasosas
Imagem : Peter Southwood/ Creative Commons AtribuiçãoPartilha nos Termos da Mesma Licença 3.0 Unported.
Nos cilindros de ar que os
mergulhadores carregam, o gás
oxigênio (O2) é misturado com
gás hélio (He).
O ar atmosférico é uma mistura dos gases
nitrogênio, N2 (78%), oxigênio, O2 (21%), e
outros gases (1%), com predominância do
argônio, Ar.
Imagem : Omniii/GNU Free Documentation License.
Misturas Gasosas
QUÍMICA, 2º Ano do Ensino Médio
Misturas Gasosas
Uma Mistura Gasosa
pA
Os cilindros
VA
Gás A
Contendo...
pB
pC
VC
VB
Gás B
TA
Gás C
TB
nB
nA
TC
nC
Após serem misturados,
submetidos a uma pressão,
V
ocupando um volume,
numa temperatura,
contendo um número de mols
(quantidade de matéria),
T
Gás A
Gás B
Gás C
num recipiente de volume V
... e atingirem o equilíbrio
térmico numa temperatura T,
com quantidade de matéria
nt = nA + nB + nC,
possuem pressão final Pt, dada por
P t = pA + pB + pC
QUÍMICA, 2º Ano do Ensino Médio
Misturas Gasosas
Fique Atento!
• Como os gases ideais não reagem entre si, a mistura irá se
comportar como um gás único e obedecerá às mesmas leis
que os gases isolados;
• para uma mistura gasosa do tipo
A + B + C;
• poderemos aplicar a equação dos gases ideais:
Pt.V = nt.R.T
QUÍMICA, 2º Ano do Ensino Médio
Misturas Gasosas
Fração Molar de um Gás A (xA)
• é a relação entre a quantidade de matéria de um gás
A (nA), por exemplo, e a quantidade de matéria total
da mistura gasosa (nt):
FIQUE ATENTO!!
• a soma das frações molares numa mistura deve ser
sempre igual a 1:
xA + xB + x C = 1
• atualmente, utilizamos o termo fração em
quantidade de matéria em vez de fração molar.
QUÍMICA, 2º Ano do Ensino Médio
Misturas Gasosas
Pressão Parcial
• é a pressão que um gás exerceria se estivesse sozinho,
ocupando o volume total da mistura e na mesma temperatura
em que essa mistura se encontra;
• lei das pressões parciais de Dalton: “a pressão total de uma
mistura é a soma das pressões parciais dos gases”:
P t = pA + p B + pC
• enunciando a Lei de Dalton de outra forma, podemos afirmar
que “a pressão parcial de cada componente de uma mistura
gasosa é proporcional à quantidade de matéria desse
componente na mistura”:
pA = xA.Pt
QUÍMICA, 2º Ano do Ensino Médio
Misturas Gasosas
Lei de Dalton, matematicamente
• após a mistura dos gases e utilizando a equação
dos gases ideais, temos
para um gás A: pA.V = nA.R.T
para a mistura: Pt.V = nt.R.T
• dividindo as equações (Gás A/Mistura), temos:
multiplicando
meios pelos
extremos
obtemos
A pressão parcial do gás A é proporcional à
quantidade de matéria.
QUÍMICA, 2º Ano do Ensino Médio
Misturas Gasosas
Imagem : Charles Turner/United States Public Domain
John Dalton
Nasceu em Eaglesfield
(1766) e faleceu em
Manchester (1844).
começou a ensinar aos 12 anos numa escola da seita
Quaker;
em 1773, começou a lecionar Ciências em
Manchester, num colégio presbiteriano;
estudando as condições climáticas, coletou cerca de
200 mil observações do tempo ao longo de sua vida;
concluiu que o magnetismo da Terra influenciava a
formação das auroras boreais;
em 1794, Dalton descreveu cientificamente sua
dificuldade para distinguir as cores – hoje chamada
de daltonismo em sua homenagem;
elaborou a lei das pressões parciais estudando a
atmosfera;
foi o primeiro a expressar claramente a chamada Lei
das proporções definidas;
elaborou a Teoria Atômica em 1804;
recebeu o título de Doutor em 1832;
foi professor particular e de escolas por toda sua
vida.
QUÍMICA, 2º Ano do Ensino Médio
Misturas Gasosas
Imagem : Ackbahr/GNU Free Documentation License
Pressões Parciais no Mergulho
As pressões parciais dos gases oxigênio e nitrogênio
devem ser controladas durante o mergulho.
O sangue apresenta os gases oxigênio e nitrogênio
dissolvidos,
provenientes
da
respiração,
principalmente.
Uma pressão parcial do nitrogênio elevada provoca
sintomas semelhantes a uma embriaguez, fazendo o
mergulhador perder a noção da realidade.
Uma pressão parcial do oxigênio acima de 1,6 atm
acelera o metabolismo a níveis perigosos. Por isso,
utiliza-se uma mistura de oxigênio com gás hélio nos
cilindros.
Para saber mais sobre os efeitos da pressão durante o mergulho:
http://www.biofisica.xpg.com.br/Capitulo%201/efeitos%20da%20pressao%20durante%20o%20mergulho.htm
acesso em 02/07/2012.
QUÍMICA, 2º Ano do Ensino Médio
Misturas Gasosas
Pressões Parciais e a calibragem dos Pneus
Imagem : A.Viazemsky/Public Domain
Supondo que os pneus do automóvel da figura sejam
calibrados com uma pressão de 3,0 atm, em Recife
(cuja pressão atmosférica é 1,0 atm) e que o ar seja
formado por 79% de nitrogênio (N2) e 21% de
oxigênio (O2), as pressões parciais dos gases serão:
Gás nitrogênio (A): 79% . 3,0 atm = 2,19 atm
Gás oxigênio (B): 21% . 3,0 atm = 0,63 atm
Observe que, somando-se as pressões parciais dos
gases, obtemos a pressão total no interior dos
pneus:
2,19 atm + 0,63 atm = 3,0 atm
Confirmando-se, assim, a Lei de Dalton das pressões
parciais:
P t = p A + pB
Calibrar
os
pneus
é
importante
para
a
segurança do automóvel e
deve ser feito no horário da
manhã!
Lembremos que o ar inserido
nos pneus também é uma
mistura gasosa.
QUÍMICA, 2º Ano do Ensino Médio
Misturas Gasosas
Seleção Brasileira e as Pressões Parciais
Quando a Seleção Brasileira vai jogar em La
Paz (Bolívia), cerca de 3.700 m acima do nível
do mar, os jogadores sentem muito o efeito da
altitude.
Estádio de futebol em La Paz, Bolívia
Quanto maior a altitude, menor será a pressão
atmosférica.
Ao nível do mar (como em Recife), a pressão
parcial do gás oxigênio dissolvido no sangue é
de 0,20 atm. Em La Paz, essa pressão parcial cai
para 0,12 atm.
O corpo demora um tempo para se adaptar a
essa nova pressão.
Imagem : Henrry104 1/Creative Commons AttributionShare Alike 3.0 Unported
QUÍMICA, 2º Ano do Ensino Médio
Misturas Gasosas
Volume Parcial
• numa mistura gasosa, volume parcial de um gás é o volume
ocupado por ele estando sozinho e submetido à pressão total e à
temperatura da mistura;
• lei de Amagat: O volume total de uma mistura gasosa é a soma dos
volumes parciais de todos os gases componentes da mistura.
V = VA + VB + VC
Obs.:
Emile Hilaire Amagat (1841 – 1915) , um físico francês:
inventou o manômetro hidráulico, que foi capaz de suportar até 3.200
atmosferas;
em 1880 ele publicou sua Lei de Volumes Parciais;
foi eleito membro da Academia Francesa de Ciências em 09 de junho de
1902;
Amagat é o nome da unidade de densidade numérica em sua homenagem.
QUÍMICA, 2º Ano do Ensino Médio
Misturas Gasosas
•
•
a Região Metropolitana do Recife atingiu a marca de
1 milhão de veículos em setembro de 2011. No início
do mês, a frota de Pernambuco já tinha chegado a 2
milhões. Atualmente, o Estado tem emplacado entre
1.000 e 1.300 veículos por dia;
uma das principais preocupações dos ambientalistas
é a quantidade de gases poluentes emitida
diariamente para a atmosfera;
como o volume de ar na atmosfera é muito grande,
costumam-se expressar as quantidades dos poluentes
em ppm (partes por milhão) e ppb (partes por
bilhão).
Imagem: EPA / Public Domain.
•
Poluição do Ar
FONTE: Adaptado de http://jconlineblogs.ne10.uol.com.br/deolhonotransito/2011/09/20/frota-da-regiao-metropolitana-do-recife-chega-a-1-milhao-de-veiculos/ acesso em
05/07/2012.
Concentrações de monóxido de carbono (CO) acima de 400 ppm no ar (400 partes de
CO em 1 milhão de partes de ar, em L, por exemplo) são potencialmente mortais.
Isso significa que, num ambiente de 1.000L, 400 mL de CO serão suficientes para
causar a morte.
QUÍMICA, 2º Ano do Ensino Médio
Misturas Gasosas
Massa Molar Aparente de uma Mistura Gasosa
• Sabemos que a massa total de uma mistura gasosa (mt) é igual à soma das
massas de cada gás: mt = mA + mB + mC;
• e a quantidade de matéria total na mistura (nt) é a soma das quantidades
de matéria de cada gás: nt = nA + nB + nC ;
• sendo
temos que
alternando as variáveis
para um único gás
• para uma mistura, temos
Map = Massa aparente da mistura (em g/mol)
QUÍMICA, 2º Ano do Ensino Médio
Misturas Gasosas
Fique Atento!
• Podemos calcular a massa molar aparente (Map.) da mistura
como a média ponderada das massas molares dos gases que
compõem a mistura;
• os “pesos” serão as frações molares dos gases (ou seus
percentuais em volume);
• ou ainda:
QUÍMICA, 2º Ano do Ensino Médio
Misturas Gasosas
Qual a massa molar aparente do ar
atmosférico?
Como vimos anteriormente, o ar atmosférico é
composto por uma mistura de 78% de gás nitrogênio
(N2), 21% de gás oxigênio (O2) e 1% de gás argônio
(Ar);
temos, então:
• M(N2) = 28 g/mol
• M(O2) = 32 g/mol
• M(Ar) = 40 g/mol
QUÍMICA, 2º Ano do Ensino Médio
Misturas Gasosas
Os antigos dirigíveis eram
inflados com gás hidrogênio
(H2),
um
gás
muito
inflamável. Atualmente usase o gás hélio (He).
O princípio básico para
fazer um dirigível voar é
baseado no fato de o
hidrogênio, 2g/mol (ou
hélio, 4g/mol), ser mais
leve que o ar.
Última torre do
Zeppelin
do
mundo, localizada
em Recife.
Os
balões
sobem
porque a densidade do
ar quente em seu
interior é menor que a
do ar atmosférico.
Imagem : (A) NASA Ames Resarch Center (NASA-ARC)/Public Domain; (B) Lsouza7 /
Public Domain; (C) Björn Appel/GNU Free Documentation License; (D)Jdlong0624/ Creative
Commons Atribuição-Partilha nos Termos da Mesma Licença 3.0 Unported.
QUÍMICA, 2º Ano do Ensino Médio
Misturas Gasosas
Densidade gasosa
• é a relação entre a massa molar aparente (Map.) e o volume molar
(Vm) da mistura gasosa:
CNTP são as condições normais de
temperatura e pressão (0°C e 1 atm).
A unidade do volume molar
é L/mol.
Volume de 1 mol da mistura medido
nas CNTP.
• para condições diferentes das CNTP, deveremos
utilizar a equação de Clapeyron:
Para um único gás:
Benoit Paul Émile Clapeyron (1799 — 1864)
foi um engenheiro e físico francês.
Imagem : AAAAA/Public Domain
A unidade da densidade
(d) é g/L.
QUÍMICA, 2º Ano do Ensino Médio
Misturas Gasosas
Densidade da Mistura Gasosa
• Para uma mistura gasosa, devemos escrever:
que poderá ser reescrito como
alternando-se as variáveis
ficando, então
que é a densidade (d)
isolando d, obtemos:
QUÍMICA, 2º Ano do Ensino Médio
Misturas Gasosas
Densidade Relativa
• Considerando condições idênticas de temperatura e
pressão, podemos dizer que a densidade relativa do
gás A em relação ao gás B é o quociente entre as
densidades absolutas de A e de B:
Quanto maior a massa
molar, maior será a
densidade.
Mas...
obtemos
QUÍMICA, 2º Ano do Ensino Médio
Misturas Gasosas
Fique Ligado!
• A densidade relativa (DA,B) não possui unidade;
• a densidade relativa indica quantas vezes um gás é
mais (ou menos) denso que outro gás;
• as densidades dos gases são proporcionais às suas
massas molares;
• assim, reforçando: quanto maior a massa molar,
mais denso será o gás.
QUÍMICA, 2º Ano do Ensino Médio
Misturas Gasosas
Sentimos o cheiro de um perfume porque algumas
moléculas passam para o estado gasoso, difundindo-se
pelo ar.
É a difusão do gás!
Por que os balões de aniversário
ficam murchos no dia seguinte?
Embora o balão esteja bem amarrado, o gás acaba
escapando pelos minúsculos orifícios existentes na
borracha.
É a efusão do gás!
Imagem : Esther Simin/GNU Free Documentation
License
Imagem : shakko/Creative Commons AttributionShare Alike 3.0 Unported
Efusão e Difusão
QUÍMICA, 2º Ano do Ensino Médio
Misturas Gasosas
Difusão Gasosa
• Os gases se movimentam continuamente e com altas
velocidades;
• assim, os gases se misturam rapidamente, originando
SEMPRE uma mistura homogênea;
• difusão gasosa é o movimento espontâneo da
dispersão de um gás sobre outro numa mistura
gasosa;
• em outras palavras, é a mistura espontânea dos
gases entre si.
QUÍMICA, 2º Ano do Ensino Médio
Misturas Gasosas
Fique Ligado!
• Efusão gasosa ocorre quando um gás escapa através de um
orifício;
• percebemos a efusão gasosa quando balões de aniversário
murcham no dia seguinte;
• Lei de Graham das efusões gasosas:
A velocidade de efusão é dada
em L/min geralmente!
• como velocidade de efusão de um gás e sua massa molar são
inversamente proporcionais, concluímos que quanto maior for
a massa molar, mais devagar o gás deverá escapar,
demorando a difundir-se.
QUÍMICA, 2º Ano do Ensino Médio
Misturas Gasosas
• nasceu em Glasgow (Escócia), em 1805, e
faleceu em Londres (Inglaterra), em 1869;
• estudou nas universidades de Edimburgo
(Escócia) e de Glasgow. Ensinou Química
em Glasgow e no University College
London;
• desde 1855 até sua morte, foi diretor da
Real Fábrica de Moeda;
• descobriu o método da diálise para separar
os coloides das soluções.
A hemodiálise é uma diálise que ocorre no sangue, utilizando-se
uma membrana semipermeável artificial (filtro) no tratamento de
pacientes com deficiências renais.
Imagem : Autor desconhecido/Disponibilizado por Stanmar /
Domínio Público
Thomas Graham
QUÍMICA, 2º Ano do Ensino Médio
Misturas Gasosas
Aplicação no vestibular 1
 (UFSE) Dentre os gases abaixo, nas mesmas condições, o que
se difunde mais rapidamente é:
a) o monóxido de carbono.
b) a amônia.
c) o ozônio.
d) o nitrogênio.
e) o hidrogênio.
• Dados: H = 1; C = 12; = 14; O = 16
Pela Lei de Graham, o gás que mais rapidamente irá se
difundir será o que possuir menor massa molar!
QUÍMICA, 2º Ano do Ensino Médio
Misturas Gasosas
Cálculo das massas molares:
 Monóxido de carbono (CO):
M(CO) = 1 .12 + 1. 16 = 28 g/mol
 Amônia (NH3):
M(NH3) = 1 . 14 + 3 . 1 = 17 g/mol
 Ozônio (O3):
M(O3) = 3 . 16 = 48 g/mol
 Nitrogênio (N2):
M(N2) = 2 . 14 = 28 g/mol
 Hidrogênio (H2):
M(H2) = 2 . 1 = 2 g/mol
Como o gás hidrogênio possui a menor massa molar, concluímos que
este irá se difundir mais rapidamente.
A alternativa correta é LETRA E!
QUÍMICA, 2º Ano do Ensino Médio
Misturas Gasosas
Aplicação no vestibular 2
 (Covest) O ar é uma solução gasosa contendo 20%,
aproximadamente, de oxigênio. Em um recipiente com 5
atmosferas de ar, qual a pressão parcial do oxigênio?
a) 0,2
De acordo com a Lei de Dalton, temos:
b) 0,8
c) 1
d) 2
20% representa a fração molar do gás oxigênio:
x = 20% = 0,20
e) 5
5 atm é a pressão da mistura (pressão total):
Pt = 5 atm
a pressão parcial do oxigênio será:
p = 0,20 . 5 = 1 atm
QUÍMICA, 2º Ano do Ensino Médio
Misturas Gasosas
Curiosidade
Seria possível alguém se amarrar em balões cheios com hélio
e voar?
O sacerdote brasileiro Adelir de Carli era conhecido por voar amarrado a
balões de gás hélio e planejava bater o recorde de permanência no ar, mas
saiu de sua rota por causa de condições climáticas adversas e acabou
desaparecendo, sendo encontrado morto após mais de 2 meses de buscas.
Leia mais em
http://pt.wikipedia.org/wiki/Adelir_Ant%C3%B4nio_de_Carli, acesso em
05/07/2012.
http://www.iparaiba.com.br/noticias,123764,1,buscas+por+padre+que+sumi
u+com+baloes+sao+encerradas.html, acesso em 03/07/2012.
Tabela de Imagens
n° do
slide
2A
2B
2C
3
4A
4B
10
11
12
13
direito da imagem como está ao lado da
foto
link do site onde se consegiu a informação
Autor desconhecido / Disponibilizado por
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Xanthine Complex/Domínio Público
ws.jpg
Martin Meise / GNU Free Documentation
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License
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Henrry104 1/ Creative Commons
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Data do Acesso
24/08/2012
24/08/2012
24/08/2012
24/08/2012
24/08/2012
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19C
24/08/2012
19D
20
24A
24B
27
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Data do Acesso
24/08/2012
24/08/2012
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