Estudo dos gases Profa. Kátia Aquino Vapor ou Gás ? O CO2 um gás Industrias em Yokohama-Japão: O homem injeta somente 3% de todo CO2 . (foto:Paul Davdson) (Fonte: www.biocientista.com/category/pensamento/ Remover frame ) Vapor de água O calor liberado na condensação do vapor de água dá ao furacão a sua potência. (Fonte:www.fiocruz.br/.../Bis/infantil/furacao.jpg ) As transformações gasosas e a história http://www.alunosonline.com.br/quimica/transformacoes-gasosas.html Os principais cientistas que estudaram as transformações gasosas relacionadas às variáveis dos gases como volume, pressão e temperatura foram Charles, Boyle e Gay-Lussac (da esquerda para a direita, na figura acima) Transformação isotérmica T=cte (Fonte: www.setrem.com.br/.../isot.gif ) Transformação isobárica P=cte (Fonte:www.profpc.com.br/2002-11-132-07-i003.jpg ) (Fonte: www.setrem.com.br/.../isot.gif ) Transformação isométrica (ou isovolumétrica ou isocórica) V=cte (Fonte:www.profpc.com.br/2002-11-132-07-i003.jpg ) (Fonte: www.setrem.com.br/.../isot.gif ) Equação Geral dos Gases Gás Real e Gás Ideal Gás ideal segue a teoria cinética dos gases: 1) um gás está em constante movimento desordenado e ininterrupto; 2) As moléculas do gás em questão estão bastante distanciadas, o que existe um imenso vazio entre elas; 3) Um gás dentro de um recipiente descreve um movimento retilíneo uniforme. Os choques entre as moléculas do gás e a parede do recipiente e entre as próprias moléculas (colisões) são completamente elásticos, isto é, não há perda de energia cinética durante estes choques ou colisões. 4) Não há interação ou atração entre as moléculas dos gases. Um gás real tende a ideal quando a pressão diminui e a temperatura aumenta. Choque elástico (Fonte: labfisica-cefetmg.zip.net/images/11.png ) Equação de Clapeyron PV=nRT onde: R=constate dos gases 0,082 atm.L/mol.K ou 62,3 mmHg.L/mol.K Constante Universal dos Gases: 8,31 J/mol.K Benoit Paul Emile Clapeyron (1799-1864) (fonte:www.wiley.com/.../historyImages/clapeyron.jpg ) Volume molar Condições normais de temperatura e pressão (CNTP) T=0 C ou 273K P=1 atm ou 760 mmHg Nas CNTP 1 mol de qualquer gás ocupa o volume de aproximados 22,4 L Pressão parcial de um gás Lei de Dalton Ptotal= soma das pressões parciais Sendo: nA-número de mol XA= fração molar (Fonte: www.uenf.br/.../qambiental/ga_mistura_neo.jpg) PA=pressão parcial P=Pressão total Densidade de um gás T( C) –10 –5 d = P·MM —— R·T MMar=29 g/mol 0 5 10 15 20 25 30 d em kg/m³ 1.342 1.316 1.293 1.269 1.247 1.225 1.204 1.184 1.165 P= 1atm (Fonte:http://pt.wikipedia.org/wiki/Densidade) Efusão e Difusão gasosa Difusão é a propriedade que todos os gases têm de se misturar espontaneamente com outros gases resultando em misturas ou soluções homogêneas. Efusão é a propriedade que os gases têm de passar através de pequenos orifícios. http://www.alunosonline.com.br/quimica/difusao-efusao-dos-gases.html http://ceticismo.net/2011/09/14/gas-carbonico-um-detento-pronto-para-escapar Efusão no corpo humano Efusão He N2 Alvéolos: o oxigênio passa do ar para o sangue e o gás carbônico do sangue para o ar. (Fonte:www.qmc.ufsc.br/.../gas_efusao_fenomeno.jpg ) (Fonte: www.mundoeducacao.com.br/upload/conteudo_lege... ) Lei da efusão ou difusão de Graham Relação entre as velocidades entre dois gases Por que há efusão no... ...CO2 da bola de festa ...ar do pneu? (images.quebarato.com.br/.../big/3/E/580C3E_1.jpg ) (vendas.goodyear.com.br/Upload/PneuEagleNCT5gr.jpg ) MMar = 29 g/mol MMCO2 = 44 g/mol Uma curiosidade envolvendo vapor Por que as pipocas estouram? A "explosão" de um grão de pipoca quando aquecido é o resultado da combinação de 3 características: 1. O interior do grão (endosperma) contém, além do amido, cerca de 14% de água. 2. O endosperma é um excelente condutor de calor. 3. O exterior do grão (pericarpo) apresenta grande resistência mecânica e raramente possui falhas (rachaduras). Quando aquecido intensamente, a água no endosperma sofre vaporização, criando uma grande pressão dentro do grão. O pericarpo atua como uma panela de pressão, evitando a saída do vapor de água até que uma certa pressão limite seja atingida. Neste ponto, ocorrem duas coisas: o grão explode, com som característico (pop!) e o amido do endosperma incha abruptamente, criando aquela textura macia. Hummm... bateu uma vontade de comer pipoca!!! (Fonte: Revista QMC Web www.qmcweb.org) Vamos aplicar o conhecimento (OBQ) Durante a II Guerra Mundial desenvolveu-se uma técnica de enriquecimento de urânio, baseada na Lei de Graham. Para separar 235U do isótopo mais abundante, 238U, todo o urânio era transformado em um fluoreto (UFx), cujo ponto de ebulição é 56 C e, a partir das diferenças de velocidades na efusão dos dois fluoretos (235UFx e 238UFx ), ocorria a separação. Sabendo que a velocidade de efusão do 238UF é de 17,7 mg/h e, nas mesmas condições, a velocidade x de efusão do I2 é de 15 mg/h, determine o valor de "x" no 238UF x Resposta Existe uma inconsistência no enunciado da questão. Sabe-se que moléculas mais leves possuem maior velocidade de efusão do que moléculas mais pesadas. No caso o I2 é mais leve do que o 238UFx basta observar as massas molares abaixo. Logo houve uma troca nos valores das velocidades associadas a cada molécula. Considerando então que : Massa molar do I=127 g/mol Massa molar do F= 19 g/mol Logo: I2 = 254 g/mol 238UF = (238 +19x) g/mol x Pela lei de Graham temos: Temos então: 238UF 6 ou hexafluoreto V1 (I2 )=17,7 mg/h mais leve V2 (238UFx )=15 mg/h mais pesado de urânio Bons estudos!