Equação de Van der Waals para os gases reais:
Por Marco César Prado Soares – Engenharia Química – Universidade Estadual de Campinas –
UNICAMP - 2013
Este texto utiliza trechos de livros que tratam sobre a seguinte equação:
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“a” e “b” são as constantes de Wan der Waals e são determinadas para cada gás
Trechos retirados de Brady, Russel e Hollum: Química – a matéria e suas
transformações
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A constante “a” envolve uma correção do termo pressão da lei dos gases ideais,
uma vez que o tamanho de “a” indicaria algo sobre a atração entre as moléculas.
A constante “b” ajuda a corrigir o termo do volume, uma vez que o tamanho de
“b” indicaria algo acerca do tamanho das partículas de um gás.
Maiores valores de a significam maiores forças de atração entre as moléculas.
Maiores valores de b significam tamanhos moleculares maiores.
Assim, as substâncias que mais facilmente se liquefazem, como a água e o
etanol, tem maiores valores de a, sugerindo assim as forças de atração entre suas
moléculas.
Devido ao fato de que partículas de um gás têm volumes reais, e porque
pequenas forças de atração realmente existem entre elas, os gases reais não
obedecem exatamente a lei dos gases ideais.
Trechos retirados de Masterton e Slowinski – Química Geral Superior
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O volume observado da maioria dos gases, a pressões e temperaturas moderadas,
é ligeiramente mais baixo que o esperado da lei dos gases, devido às pequenas
atrações que existem entre as moléculas, mesmo na fase gasosa, facilitando a
compressão do gás.
Como a temperatura do gás é diminuída, a energia cinética das moléculas
também diminui, e o efeito relativo das forças de atração torna-se mais
importante, até que, no ponto de ebulição da substância, estas forças são grandes
o bastante para provocar a condensação do gás em líquido a qualquer pressão
acima de 1 atm. As atrações intermoleculares são mais importantes a
temperaturas próximas ao ponto de ebulição da substância.
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O volume das moléculas não é zero, é aproximadamente o volume de líquido
obtido antes de condensar as moléculas. À medida que o gás é comprimido, o
volume das moléculas representará uma fração cada vez maior do volume do
gás.
Estas duas causas do comportamento de um gás não-ideal, atração entre as
moléculas e volume molecular finito, agem em direções opostas, com o primeiro
facilitando a compressão do gás e o segundo tornando a compressão mais difícil.
A relativamente baixas pressões, as forças de atração entre as moléculas
predominam nos desvios da Lei dos Gases Perfeitos, enquanto que a pressões
muito altas os volumes moleculares são mais importantes.
A constante b da equação de Wan der Waals é aproximadamente igual ao
volume molar do líquido, como seria se representasse o volume efetivo ocupado
pelas moléculas de gás.
A constante a usualmente aumenta com o aumento do ponto de ebulição, pois
um elevado ponto de ebulição implica em potentes forças de atração
intermoleculares.