A atmosfera é a mistura gasosa que envolve a Terra. Camadas da atmosfera terrestre Troposfera Estratosfera Mesosfera Termosfera • Ionosfera • exosfera Troposfera • que vive o Homem, que se formam as nuvens de chuva e que se deslocam os aviões comerciais. Estratosfera • que se encontram os balões meteorológicos e que se deslocam os aviões supersónicos. Mesosfera • que se desintegram os meteoros, formando as vulgarmente chamadas «estrelas-cadentes» Termosfera • que circulam as naves espaciais; • Auroras boreais. Densidade da atmosfera Não é uniforme em toda a sua extensão. A força gravítica puxa os gases para próximo da superfície. A densidade diminui com o aumento da altitude. A atmosfera fica cada vez mais rarefeita com o aumento da altitude. A temperatura da atmosfera depende de dois fatores: A proximidade à superfície terrestre A radiação solar que a atravessa • (Tem efeito químico e efeito térmico) Efeitos do solo na temperatura da atmosfera terrestre A superfície da Terra transfere energia na forma de calor para o ar, por condução, aquecendo a zona mais baixa da atmosfera. Emite radiações infravermelhas, com grande efeito térmico. Logo, o ar junto ao solo é mais quente e vai arrefecendo à medida que aumenta a altitude. Efeitos da radiação na temperatura da atmosfera terrestre Ao entrarem na atmosfera as radiações colidem com as partículas existentes, transferindo para elas a energia que transportam. Efeito térmico • A energia absorvida faz aumentar a sua energia cinética, o que faz aumentar a sua temperatura. Efeito químico • A energia absorvida faz desencadear reações químicas. Se não existisse efeito químico… As zonas mais altas da atmosfera absorveriam grande quantidade de radiação. Como a densidade da atmosfera é inversamente proporcional à altitude, a energia que chega às camadas inferiores seria distribuída por um maior número de partículas. Logo, a energia disponível para aquecer essas regiões seria menor. A temperatura deveria aumentar com a altitude. Combinando o efeito do solo e apenas o efeito térmico da radiação A atmosfera teria a seguinte variação da temperatura com a altitude. a temperatura da atmosfera diminuiria com a altitude até um certo valor e aumentaria a partir daí Na realidade… A temperatura não diminui uniformemente, à medida que se sobe na atmosfera. Os efeitos químico e térmico, ocorrem conjuntamente O que faz com que haja ora diminuições, ora aumentos de temperatura, à medida que se sobe na atmosfera. A Atmosfera divide-se em regiões ou camadas de acordo com essas variações de temperatura. Camadas da atmosfera Terrestre: • • • • Troposfera Estratosfera Mesosfera Termosfera As fronteiras das camadas não são bem definidas; As camadas não têm todas a mesma espessura. Cerca de 80% dos gases constituintes da atmosfera se encontram na Troposfera TROPOSFERA ESTRATOSFERA • o ar junto ao solo é mais quente diminuindo de temperatura com a altitude; • Importância da radiação infravermelha emitida pela Terra. • Termina com a tropopausa (Temperatura aproximadamente constante). • a temperatura aumenta com a altitude. • Importância do efeito químico de absorção da radiação UV. • Termina com a estratopausa. MESOSFERA TERMOSFERA • a temperatura diminui com a altitude. • Pouca absorção da radiação solar. • Termina com a mesopausa. • Temperatura aumenta com a altitude. • Depende de ser dia ou noite e da atividade solar. • Ar muito rarefeito que qualquer variação da absorção conduz a elevadas variações de temperatura. • Dividida em ionosfera e exosfera. Mole O número de partículas existente numa pequena porção de matéria é extremamente grande para exprimir esse número de partículas não é suficiente utilizar ordem de grandeza como o milhão (106) ou o bilião (1012). Usa-se o número de Avogadro ou a constante de Avogadro (NA), em homenagem ao químico italiano Amadeo Avogadro O valor da constante de Avogadro é aproximadamente NA = 6,02x1023 mol-1 A quantidade de substância (n) que contém o número de Avogadro de unidades estruturais designa-se por mole, símbolo mol Para qualquer quantidade, n, o número de partículas, N, será dado pela expressão: Para qualquer substância, a massa e a quantidade podem ser relacionadas pela expressão: Sendo M a massa de uma mole de substância - massa molar que tem como unidade o grama por mole (g mol-1) Características do estado gasoso Os gases são formados por unidades estruturais muito pequenas relativamente ao volume total que ocupam, logo, num gás há muito espaço vazio entre as partículas. Quando se comprime um gás, as suas unidades estruturais aproximam-se logo, há uma diminuição do volume ocupado pelo gás. A pressão que um gás exerce sobre a superfície do recipiente que o contém ou sobre os corpos nele mergulhados, resulta dos choques das moléculas do gás contra essas superfícies Segundo Avogadro, volumes iguais de gases diferentes, medidos nas mesmas condições de pressão e temperatura, contém a mesma quantidade de substância, isto é, o mesmo número de moles. Nas mesmas condições de pressão e de temperatura, o volume ocupado por um gás é diretamente proporcional à sua quantidade química Volume molar Apenas para os gases em condições PTN (pressão 1 atm e Temperatura 0ºC), 1 mol ocupa sempre um volume de 22,4 dm3 - volume molar (Vm) Para os gases nas condições PTN, o seu volume pode ser determinado pela seguinte expressão: Densidade de um gás • A densidade (ou massa volúmica) de uma substância definese como a massa dessa substância numa unidade de volume da mesma. • é dada pela seguinte expressão: • a unidade SI de densidade é kg m-3 • nos gases utiliza-se outra unidade, g dm-3 • é necessário referir as condições de pressão e temperatura a que a substância se encontra Como podemos relacionar a densidade de uma substância gasosa com a sua massa molar? Se for conhecida a densidade e a massa molar de um gás qualquer, é, então possível calcular o volume molar. Assim: densidade () = massa/volume = massa molar/volume molar Exemplo: Uma amostra de 1 mol de oxigénio gasoso de densidade 1,429 g dm-3 tem uma massa de 32,00 g nas condições PTN (pressão e temperaturas normais). Densidade de um gás nas condições PTN • Relaciona-se a massa molar do gás com o volume ocupado por este nas condições PTN. • Sabendo que , tem-se que para uma mole de substância nas condições PTN, a densidade será dada pela expressão: • exemplo O2 a PTN M=32g/mol e Vm=22,4 dm3 32 vem que: 22,4 1,4g / dm 3 Como varia a densidade da atmosfera em altitude? quanto maior a altitude gases mais rarefeitos menor é o número de partículas por unidade de volume menor é massa por centímetro cúbico À medida que aumenta a altitude, a densidade da atmosfera diminui Dispersões na Atmosfera • Dispersão é uma mistura de duas ou mais substâncias, em que as partículas de uma fase – fase dispersa estão disseminadas no seio de outra fase – fase dispersante. • Podem classificar-se: Dispersões Soluções Colóides Suspensões Características das dispersões Soluções Colóides Dimensão média das partículas inferior a 1 nm entre 1 nm e 1µm Visibilidade das partículas sistema homogéneo (não visíveis a nenhum microscópio) sistema heterogéneo (visíveis ao ultramicroscópio) Exemplos água açucarada ligas metálicas tintas geleia Suspensões superior a 1 µm sistema heterogéneo (visíveis ao microscópio) farinha suspensa em água Tipos de dispersões coloidais Podem ser: • sol • gel • emulsão • aerossol • espuma a classificação depende das características da fase dispersante e/ou da fase dispersa Tipos de dispersões coloidais Fase dispersante Fase dispersa Tipo de colóide Exemplos sólido Sol sólido Algumas ligas e algumas pedras preciosas, como, por exemplo, o rubi sólido líquido Emulsão sólida Queijo, manteiga, gelatina… sólido gás Espuma sólida Miolo de pão, pedra-pomes… sólido Tipos de dispersões coloidais Fase dispersante líquido líquido líquido Fase dispersa sólido líquido gás Tipo de colóide Exemplos Sol e gel Amido em água, tintas, geleias… Emulsão Leite, maionese… Líquido Gás Espuma Espuma de barbear, espuma na cerveja, claras em castelo… Tipos de dispersões coloidais Fase dispersante Fase dispersa Tipo de colóide gás sólido Aerossol sólido Fumos, poeiras… Aerossol líquido Nevoeiro, nuvens, neblina, spray… gás líquido Exemplos Composição quantitativa de soluções É Importante indicar a quantidade dos componentes de uma solução e não apenas referir quais são! Revisões: Formas de exprimir a concentração de uma solução: Concentração mássica (Cm) Concentração (C) (molar ou molaridade) Cm msoluto Vsolução nsoluto C Vsolução Relação Concentração e concentração mássica Unidades: SI: kg /m3 mais usual: g/dm3 Unidades: SI: mol /m3 mais usual: mol/dm3 Cm C M Percentagem em massa Percentagem em volume % (m / m) Vsoluto % (V / V ) 100 Vsolução ppm msoluto 10 6 ppm msolução ppm Vsoluto 106 ppm Vsolução Partes por milhão ppm msoluto 100 msolução Fracção Molar xC nC ntotal xsoluto 1 xsoluto 2 xsolvente 1 Muita Atenção!!! A densidade e a Massa Volúmica são uma características das substâncias! Não são concentrações! Estão relacionadas com concentração de uma solução mas podem-se calcular para substâncias e não apenas para soluções! Revisões: Factor de diluição Ci f Cf Vf f Vi