Gases
Capítulo 09
tema de abertura:
Atmosfera da Terra e seus gases
A atmosfera terrestre é uma camada de gases que envolve a Terra e retida pela força
da gravidade. A atmosfera terrestre protege a vida na Terra absorvendo a radiação ultravioleta
solar, aquecendo a superfície por meio da retenção de calor (efeito estufa), e reduzindo os
extremos de temperatura entre o dia e a noite.
O ar seco contém, em volume, cerca de 78,09% de N2 nitrogênio, 20,95% de O2
oxigênio, 0,93% de argônio, 0,039% de CO2 gás carbônico e pequenas quantidades de outros
gases, como metano, óxido nitroso e o
ozônio. O ar contém uma quantidade
variável de vapor de água, em média 1%.
Uma conseqüência da presença
da atmosfera, é a presença da pressão,
que essa ocasiona, assim quanto maior a
coluna, maior a pressãp, pois uma massa
maior de ar exerce uma força maior.
Em Santos a nivel do mar temos
uma pressão atmosférica de 1 Atm, ou 1
Bar, ou 760mmHg..
9 1. Características Físicas dos Gases
Um gás apresenta as seguintes características:
- Densidade; relativamente baixa
- Volume; sensível as mudanças de temperatura e pressão, por isso é "compressível".
- Difusão rápida, espalhando-se rapidamente, de forma a se distruibuir
homogeneamente e preencher totalmente qualquer recipiente.
9 .2 Gas Real e Gás Ideal
Os gases reais não se expandem infinitamente,. Isto se deve a que entre suas
partículas, quer sejam átomos como nos gases nobres ou moléculas como no (O2) e na maioria
dos gases, se estabelecem umas forças bastante pequenas, devido aos mudanças aleatórias de
suas carga eletrostáticas, a que se chama forças de Van der Waals,(Dipolo induzido, D-induzido)
Um gás ideal ou perfeito é um modelo idealizado, para o comportamento de um gás, é
um gás teórico composto de um conjunto de partículas pontuais movendo-se aleatoriamente
(movimento Browniano) e não interagindo. Assim, por exemplo, os gases nobres por serem
compostos de moléculas monoatômicas e terem baixíssima reatividade, sobre tudo o hélio, têm
um comportamento bastante próximo ao ideal.
01. (Unicamp - 2013 - 2 ªF) Na década de 1960, desenvolveu-se um foguete
individual denominado “Bell Rocket Belt", que fez grande sucesso na abertura
das Olimpíadas de 1984. Simpliﬁcadamente, esse foguete funciona à base da
decomposição de peróxido de hidrogênio contido no compartimento 2, onde
ele é estável. Abrindo-se a válvula 3, o peróxido de hidrogênio passa para o
compartimento 4, onde há um catalisador. Nesse compartimento, o peróxido
se decompõe muito rapidamente, de acordo com a equação abaixo:
-1
H2O2(l) H2O (g) + ½ O2(g); ΔH= - 54 kJ mol
O Botijão de Gás:: é o nome que se dá
aos recipientes utilizados para a
distribuição de GLP, também conhecido
como gás de cozinha, sua venda foi em 30
de agosto de 1937, as dificuldades iniciais
foram muitas, principalmente relacionadas
à desconfiança do consumidor diante de
um produto tão inovador e à garantia do
suprimento de gás, sua capacidade
completa contém em seu interior cerca
de 85% de GLP em estado liquefeito e
15% em estado vapor.
O GLP é formado por vários
hidrocarbonetos sendo os principais o
propano C3H8 e o butano. C4H10. a molécula
de butano é mais pesada assim sua
tendência em uma mistura é a de ficar
depositada no fundo do recipiente de
armazenagem.. O GLP não é corrosivo,
poluente e nem tóxico, mas se inalado em
grande quantidade produz efeito
anestésico e também asfixia, pois empurra
o gás respirável do ambiente em que se
encontra. Por não possuir cor nem odor
próprio, por motivo de segurança nele é
adicionado a substância (Mercaptano ou
Tiol) ainda nas refinarias, para facilitar sua
detecção.
Qual o gás que o ovo
podre, que flutua, liberava ?
É o H2S sulfeto de
hidrogênio, gás, com odor
de ovos podres e carne em
decomposição (cadáver),
em solução aquosa
chamado de ácido sulfídrico..
Com base nessas informações, responda:
a) No funcionamento do dispositivo há liberação ou absorção de energia?
Justiﬁque.
b) Considerando a decomposição total de 68 quilogramas de peróxido de
hidrogênio contidos no dispositivo, quantos metros cúbicos de gases são
produzidos? Leve em conta que nas condiçoes de uso do dispositivo o volume
molar gasoso é de 0,075 m3 mol-1.
40
Não esqueça!: Cap 2
Densidade
é a massa m total em (g) dividido
pela volume dado em (cm3l).
m
d= total
V
Não esqueça!: Cap 4
Número de mol
é a massa m em (g) dividido pela
massa molar Mm em (g/mol).
n= m
Mmolar
Não esqueça!: Cap 8
Concentração
Pode ser a Comum «C» dada em
massa m em gramas (g) dividido
pelo volume V em litros(l):
m
C= soluto
Vsolvente
Pode ser a Molar «M» dada em
nº de mol «n» em (mols) dividido
pelo volume V em litros(l)..
n
M= soluto
Vsolvente
4
.2 Transformações
Regra do Octeto físicas de Gases
9 .3
As soluções podem se apresentar em três estados da matéria, neste cápitulo
estudaremos as líquidas., essas soluções são compostas por dispersos (solutos) ., como
moléculas ou íons envolvido em sólidos, líquidos ou gases que atuam como dispersantes
(solventes que existentes em maior quantidade na solução).
PINICIAL.VINICIAL PFINAL . VFINAL
=
Constante=
TFINAL
TINICIAL
VF
VI
PI
PF
=
=
Ti
Ti
TiF
TiF
Lei de Boyle
Lei de Gay-Lussac
Lei de Charles
Transformações
Transformações
Transformações
Isotérmicas, isso é a
Báricas, isso é a Pressão Isovolumétricas, ou Isocóricas,
Temperatura T=constante
isso é a Volume V=Cte
P = constante
PIVI = PFVF
A Lei Geral dos Gases:
Soluções Sólidas: uma liga metálica de cobre
com estanhoque é uma mistura de substâncias
P.V = Constante=n.R
T
Volume Molar Gasoso:
P.V = n.R.T
É o volume ocupado por 1 mol uma determinada
condição de Pressão e temperatura, se essa varias o Vm
P.Vm = 1.R.T
04. (Unicamp - 2007 - 2 ªF Adap) dos gás variará.
.As frutas são produtos agrícolas
de grande importância comercial
Exercícios
e n u t r i c i o n a l . . . s e u 02. (Unicamp - 2012 - 2 ªF) Recentemente a Prefeitura de São Paulo ameaçava
a m a d u r e c i m e n t o p o d e s e r fechar as portas de um centro comercial por causa do excesso de gás metano
controlado artiﬁcialmente com os em seu subsolo. O empreendimento foi construído nos anos 1980 sobre um
gases, etileno C2H4 ou acetileno lixão e, segundo a CETESB, o gás metano poderia subir à superfície e,
C 2 H 2 , um processo conhecido eventualmente, causar explosões.
desde 1940.
a) Uma propriedade que garante a ascensão do metano na atmosfera é a sua
c) Os dois gases apresentados no densidade. Considerando que os gases se comportam como ideais, e que a
texto, sob mesma condição de massa molar média do ar atmosférico é de 28,8 g mol-1, justiﬁque esse
t e m p e r a t u r a e p r e s s ã o , comportamento do metano em relação ao ar atmosférico.
têmdensidades muito próximas, b) Na época do acontecimento, veiculou-se na imprensa que, “numa mistura
mas um deles é mais denso. Qual é com o ar, se o metano se encontra dentro de um determinado percentual (5% a
o mais denso? Justiﬁque sua 15% em volume quando em ar ambiente com 21% de oxigênio) e existe uma
resposta.
faísca ou iniciador, a explosão irá ocorrer”. Partindo-se do ar atmosférico e de
05. (Unicamp - 2006 - 1 ªF Adap)
A utilização do gás natural
veicular (GNV) já é uma
realidade nacional no transporte
de passageiros e mercadorias.
a) No Capitulo 5
b) Nos postos de abastecimento,
os veículos são comumente
abastecidos até que a pressão do
seu tanque atinja 220 atmosferas.
Considerando que o tanque do
veículo tenha uma capacidade de
100 litros, qual deveria ser o
volume do tanque se essa mesma
quantidade de gás fosse
armazenada à pressão de uma
atmosfera, e à mesma
temperatura?
41
metano gasoso, seria possível obter a mistura com a composição acima
mencionada, pela simples mistura desses gases? Justiﬁque.
03. (Unicamp - 2008 - 2 ªF) Após a limpeza do banheiro, Rango foi à sala e
removeu todos os móveis e, de tão feliz e apaixonado, começou a cantarolar:
“Beijando teus lindos cabelos, Que a neve do tempo marcou... Estavas vestida
de noiva, Sorrindo e querendo chorar...” De repente, volta à realidade
lembrando que tinha que limpar aquela sala de 50 m2 e de 3 m de altura, antes
que Dina voltasse. “Hoje a temperatura está em 32 ºC e a pressão atmosférica
na sala deve ser, aproximadamente, 4 vezes o valor da minha pressão arterial
sistólica (180 mmHg ou aproximadamente 21.000 Pa), sem medicação. Ah, se
eu fosse tão leve quanto o ar dessa sala!”, pensava Rango...
a) “Se o ar se comporta como um gás ideal, quantos mols dessa mistura gasosa
devem estar presentes aqui nasala?”
b) “Se minha massa corpórea é de 120 kg, e eu acho que estou fora do peso
ideal, então, se eu tivesse a mesma massa que o ar dessa sala, eu estaria
melhor? Por quê?”.
Dados: constante dos gases = 8,314 Pa m3 mol-1 K-1, T/ K = 273 + t / ºC; o ar é
composto de, aproximadamente, 78% em massa de nitrogênio, 21% de
oxigênio, 1,0 % de argônio.
Polímeros
Capítulo 10
01. (Unicamp - 2014 - 2 ªF) O policarbonato representado na ﬁgura
abaixo é um polímero utilizado na fabricação de CDs e DVDs. O
policarbonato, no entanto, foi banido da fabricação de mamadeiras,
chupetas e vários utensílios domésticos, pela possibilidade de o
bisfenol A, um de seus precursores, ser liberado e ingerido. De acordo
com a literatura cientíﬁca, o bisfenol A é suspeito de vários malefícios
para a saúde do ser humano.
a) Em contato com alguns produtos de limpeza e no aquecimento em
micro-ondas, o policarbonato pode liberar unidades de bisfenol A que
contaminam os alimentos. Sabendo-se que um fenol tem uma
hidroxila ligada ao anel benzênico, escreva a estrutura da molécula do
bisfenol A que poderia ser liberada devido à limpeza ou ao
aquecimento do policarbonato.
b) Represente a fórmula estrutural do fragmento do polímero da ﬁgura
acima, que justiﬁca o uso do termo “policarbonato” paraesse polímero.
02. (Unicamp - 2012 - 2 ªF) A questão ambiental relativa ao destino de plásticos
utilizados é bastante antiga e algumas propostas têm sido feitas para contornar
esse problema. A mais simples é a queima desses resíduos para
aproveitamento da energia, e outra é o seu reuso após algum tratamento
químico. Para responder aos itens a e b, considere a estrutura abaixo como um
fragmento (C10H8O4) representativo do PET.
a) Levando em conta a equação de combustão completa do fragmento do PET,
calcule a energia liberada na queima de uma garrafa PET de massa igual a 48
gramas.
b) No tratamento químico da embalagem PET com solução de hidróxido de
sódio ocorre uma reação de hidrólise que remove uma camada superﬁcial do
polímero, e que permite a reutilização da embalagem. Com base nessas
informações complete a equação química de hidrólise do fragmento de PET,
no espaço de respostas.
Dados de entalpia de formação em kJ mol-1: fragmento = -476; CO2 = -394;
H2O = -286.
03. (Unicamp - 2010 - 2 ªF) Marcas Esmaecidas - Gel feito de látex natural é a
mais recente promessa para combater rugas. Um teste preliminar realizado
com 60 mulheres de idade próxima a 50 anos indicou uma redução de 80% das
rugas na região da testa e dos olhos, após quase um mês de uso diário de um gel
antirrugas feito de látex da seringueira. Esses dados são parte de uma
reportagem sobre farmacologia, divulgada pela Revista n°157.
a) O látex natural, a que se refere o texto, é uma dispersão coloidal de
partículas de polímeros que, após coagulação, leva à formação da borracha
natural. A partir da estrutura dos monômeros fornecidos no espaço de resposta,
represente dois polímeros do látex, usando 4 monômeros em cada
representação.
b) Calcule a massa molar (g mol-1) de um látex cuja cadeia polimérica, para
efeito de cálculo, é constituída por 10.000 unidades do monômero.
04. (Unicamp - 2009 - 2 ªF) Um
maiô produzido com material
polimérico foi utilizado pela
maioria dos competidores de
natação em Beijing. Aﬁrma-se que
ele oferece uma série de vantagens
para o desempenho dos nadadores:
redução de atrito, ﬂutuabilidade,
baixa absorção de água, ajuste da
simetria corporal e melhoria de
circulação sanguínea, entre outras.
O tecido do maiô é um misto de
náilon e elastano, esse último, um
copolímero de poliuretano e
polietilenoglicol.
a) A cadeia do poliuretano a que se
refere o texto está parcialmente
representada abaixo. Preencha os
quadrados com símbolos
atômicos, selecionados entre os
seguintes: H, F, U, C, N, O, Sn.
b) O náilon, que também forma o
tecido do maiô, pode ser obtido
por reações entre diaminas e
ácidos dicarboxílicos, sendo a
mais comum a reação de
hexametilenodiamina e ácido
adípico. De acordo com essas
informações, seria possível
utilizar o ácido lático, citado na
questão nº 3, para se preparar
algum tipo de náilon? Justiﬁque.
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Respostas do Capitulo 9 GASES
Q01 a)Há liberação de energia. Como mostra a equação termoquímica, a entalpia da reação tem sinal negativo, o
que signiﬁca que é uma reação que libera energia (exotérmica).
b) H2O2(l)
1 H2O (g) + ½ O2(g)
34 g
([1,0+0,5] x 0,075 m3)
68.000 g (68 kg)
V, então V= (68.000 x 1,5 x 0,075) / 34 V = 225 m3 é o volume prod. de gases
Q02 a) Considerando o ar atmosférico e o metano (CH4) como gases ideais, vale a equação de estado PV = nRT,
que pode ser modiﬁcada para d = M P/ R T , em que M é a massa molar do gás. A massa molar média do ar é 28,8 g
mol-1, enquanto a do metano é 16 g mol-1, o que signiﬁca que o metano é menos denso (1,8 vezes menor) que o ar e
que, portanto, ascende na atmosfera.
b) Não seria possível obter a mistura com a composição descrita, já que o ar tem cerca de 21% em volume de
oxigênio. Portanto, ao misturá-lo com o metano puro, a porcentagem de oxigênio na mistura só poderia ﬁcar
menor que 21%.
Q03 a) P V = n R T = 4 x 21.000 x (50x3) = n 8,314 x 305 n = 4.969 mol.
b) Em 100 gramas de ar há 78 g de N2, 28 g de O2 e 1 g de Ar. Assim, a quantidade em mol dos gases em 100 g
de ar é: N2 = 78/28= 2,786, O2 = 21/32 = 0,656 e Ar = 1/40 = 0,025 mols. A quantidade total de mols em 100 g de ar
= (2,786 + 0,656 + 0,025) = 3,467 mols
Assim,
100 g
3,467 mols
mar
4969 mols
mar ~ 143 kg
Logo, Rango seria mais pesado ainda se sua massa fosse igual à do ar daquela sala.
Q04 c) O etileno é mais denso:
acetileno: C2H2 M = 26 g mol-1
etileno: C2H4 M = 28 g mol-1
Considerando os gases como ideais:
PV= nRT
n/V = P/RT = m/(VxMm) = P/RT = d/Mm = P/RT, e, portanto, a densidade d será: d = (Mm)P/ RT.
Assim, como a massa molar (Mm) do etileno é maior que a do acetileno, sua densidade é, também, maior.
Q05 b) O
P1 V1 = P2 V2
220 x 100 = 1 x V2
V2 = 22.000 litros; volume do tanque
Respostas do Capitulo 10 POLÍMEROS
Q01
a)Aestrutura do Bisfenol A é:
b) a estrutura do carbonato é:
Q02
a)AA equação química da combustão do fragmento é:
C10H8O4 + 10 O2 10 CO2 + 4 H2O
∆combH = ƩHfprodutos – Ʃhfreagentes= {10x (-394) + 4 x (-286)} – {(-476)+4x{0}}
-1
∆combH = -4608 kJ mol
4698 kJ 192 g ( 1 mol de C10H8O4)
Energia 48 g ........................................Energia por garrafa = -1152 kJ
b) Duas possiveis reações de hidrólise
Q03
a) Dois exemplos de polimerização: (existem outras)
b) A fórmula molecular do monômero é: C5H8. Portanto, sua massa molar é igual a (5x12 + 8x1) = 68 g/mol
A massa molar do polímero é igual a 10.000(nº de monomeros) x 68 = 680.000 g mol-1
Q04 a) ao lado: b) Não. O ácido lático não poderia ser
.
usado para produzir um tipo de náilon, pois conforme o texto
da questão, a reação requer um ácido dicarboxílico e o ácido
lático é um ácido monocarboxílico..
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