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Liquefação de gases (condensação)
Objetivos:
• Compreender quais parâmetros interferem na liquefação dos gases;
• Analisar graficamente condições de P e V onde ocorre a liquefação do gas;
• Quais aspectos químicos-estruturais interferem na liquefação dos gases;
• Quais expressões matemáticas estão associadas.
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Quando um gás é liquefeito as moléculas reduzem seu movimento cinético e
aproximam-se, aumentando sua densidade.
Como reduzir o momento das moléculas?
• Diminuindo a temperatura! Mas, quanto?
• Aumentando a pressão!
Mas, quanto?
Gás
Gás
Líquido
Líquido
Líquido
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Ao comprimirmos um
gás ideal, por não se
desconsiderar as forças
intermoleculares,
o gás ideal teoricamente
não se liquefaz!
Ao comprimirmos um gás
real, em determinada
condição, as moléculas
estarão tão próximas que
as forças intermoleculares
se tornam relevantes e a
liquefação ocorre.
Analisemos uma ÚNICA isoterma T1:
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Agora sobrepomos várias isotermas T1, T2, T3, T4.........
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Entre as isotermas T3 e T4 existe apenas uma
única pressão e Temperatura na qual o gás
se liquefaz.
Esta temperatura e pressão são chamados
de Temperatura crítica e de Presão crítica.
Acima das Temperatura críticas (Tc) o gás
NÃO se liquefaz por compressão.
A Temperatura, pressão e volume críticos
são chamados de PONTO CRÍTICO.
No Ponto Crítico não há distinção entre
líquido e vapor.
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Condições críticas para alguns solventes
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Entendendo o que ocorre com as
moléculas.....
Quando o gás é aquecido acima da sua temperatura crítica, a energia
cinética das moléculas é tão alta que não há pressão capaz de torná-la
líquida.
Quando a temperatura for abaixo da temperatura crítica, menores pressões
são necessárias a levar o vapor ao estado vapor.
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Relações simples....
Vc, molar = 3b
Pc=
a
27b2
Tc = 8a
27Rb
Zc=
PcVc
RTc
= 3/8
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Mãos à obra....Exercícios
1) As coordenadas críticas do metano são Pc = 45,6 atm; Vc = 98,7 cm3/mol; Tc =
190,6 K. Calcule as constantes de Van der Waals do gás.
2) Considere as isotemas abaixo de um gás real e identifique o ponto crítico; a
região onde o líquido e vapor co-existem; a região do gráfico onde as
moléculas estão no estado vapor; a região do gráfico onde as moléculas
estão no estado líquido.
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3) É possível liquefazer dióxido de carbono a 80 atm de pressão e 31 oC?
a = 3,610 atm L2 mol -2 e b = 4,29 x 10-2 L.mol-1.
4) Acima de qual temperatura e pressão que O2 pode ser liquefeito?
a = 1,364 atm L2 mol -2 e b = 3,19 x 10-2 L.mol-1.
5) Acima de qual temperatura e pressão que N2 pode ser liquefeito?
a = 1,352 atm L2 mol -2 e b = 3,84 x 10-2 L.mol-1.
6) Um gás a 350 K e 12 atm tem o volume molar 12% maior do que o calculado
pela lei dos gases perfeitos. Calcule (a) o volume molar do gás
(b) o fator de compressibilidade nestas condições. Que forças intermoleculares
são dominantes no gás, as atrativas ou repulsivas?