Gases
A Definição Para Gases
Os dois recipientes fornecem gás para uso hospitalar. O maior armazena gás oxigênio e o menor o óxido nitroso, ambos de extrema importância para o ser humano.
A Composição do ar Atmosférico e as Temperaturas de Fusão e de Ebulição Dos Gases
Temperatura de Ebulição
Outros Gases Que Podem Estar Presentes na Atmosfera
Destilação Dos Gases
Destilação Fracionada
Destilação e Destilações Sucessivas
Abaixo encontra-se e o esquema de uma coluna de fracionamento de gases para melhor situalizar a idéia de separação de substâncias.
Os Gases e a Pressão Atmosférica
A pressão exercida dos gases sobre a superfície da atmosfera terrestre
A pressão de um gás, ou de gases em um ambiente isolado é o resultado das colisões de suas partículas no interior desse meio.
Na superfície terrestre, a massa gasosa forma uma coluna que exerce pressão sobre a superfície terrestre. No entanto essa massa de gás está em constante movimentação, porém diferentemente de um sistema fechado.
A pressão exercida sobre a superfície, é a pressão exercida pela soma de todos os gases atmosféricos juntos sobre a superfície terrestre e é medida em atmosferas (atm), ou em milímetros de mercúrio (mmHg).
A pressão que todos os gases exercem sobre um ponto da superfície da terra, é considerado especificamente ao nível do mar, ou altitude zero metro, a zero grau Celsius e uma atmosfera que corresponde a 760 mmHg.
A panela de pressão cozinha os alimentos aumentando a pressão interna.
A autoclave esteriliza materiais biológicos com calor úmido de 121 ºC e uma atmosfera e meia a mais de pressão interna.
A Pressão do Ar Quente Diminui Com a Queda da Temperatura?
Como podemos perceber que o ar quente ao resfriar diminui sua pressão sobre o ambiente? Podemos explicar esse fato por meio de fenômenos físicos normais. Quando abrimos a porta da geladeira, entra ar ambiente que é mais quente, para dentro da geladeira e fechamos a porta. Logo após ao tentarmos abrir novamente a porta da geladeira ela está mais difícil de ser aberta, usamos mais força para abrir a porta. Isso acontece porque o ar quente que tem maior pressão que entrou na geladeira empurrou o ar frio de dentro para fora da geladeira, esse ar quente que tomou o lugar do frio agora esfria diminuindo a força da pressão interna da geladeira. O ar quente externo da geladeira agora causa maior força de pressão sobre a porta que ao puxarmos está mais difícil de abrir.
Exercícios - Transformação atm para mmHg
1) Podemos transformar as unidades de medidas da pressão atmosférica de milímetros de mercúrio (mmHg) para atmosferas (atm) e vice-versa. Dadas as alternativas na sequência a seguir, fazer a conversão de atmosferas para milímetros de mercúrio.
a) 0,25 g) 1,75
b) 0,5 h) 2,0
c) 0,75 i) 2,25
d) 1,0 j) 2,5
e) 1,25 k) 3,0
f) 1,5 l) 4,0
Modelo de resolução
Resolver o restante das alternativas dadas acima utilizando esse modelo proposto
Temperatura Kelvin (K)
A escala Kelvin foi proposta por Willian Thomson (Lorde Kelvin).
As temperaturas para os gases podem ser medidasem graus Celsius , Fahrenheit, no entanto para efeito didático é sempre realizada em Kelvin. O início da escala das temperaturas começa com o mínimo para as temperaturas que é o zero absoluto, ou zero kelvin. Portanto nos cálculos químicos dos gases, as medidas de temperatura inicia-se a partir do zero grau absoluto e geralmente é dada em Kelvin.
TK = T ºC + 273
Transformando temperaturas de Kelvin (K) para graus Celsius (ºC).
Exercícios
1) Dadas as seguintes temperaturas que estão mostradas abaixoe m graus Celsius , transformar para Kelvin.
Resolva as outras alternativas propostas.
Questões
Iniciamos o cálculo da mudança do volume.
Primeiramente transformamos as temperaturas de graus Celcius para Kelvin.
Montamos a equação.
3) Jornal- RIO - Cientistas encontraram pela primeira vez evidências de que os seres humanos podem se adaptar geneticamente para o mergulho. Eles sugerem que o povo Bajau, que vive em partes da Indonésia, desenvolveu baços maiores para permitir que mergulhem livremente, em apneia, a até 70 metros de profundidade.
Considerando que a pressão aumente uma atmosfera, para cada 10 m de profundidade e que o volume total de ar que cabe no sistema respiratório é a capacidade pulmonar total (CPT) e corresponde, num adulto, dividido em dois compartimentos a mais ou menos 6,5 litros e numa criança cerca de 2 litros. Um mergulhador à profundidade apresentada acima, teria o volume do pulmão reduzido aproximadamente a apenas:
Dados
a) 1,5 L
b) 0,5 L
c) 2,5 L
d) 0,8 L
e) 1,1 L
Deve-se inverter os valores na regrinha de três, pois, o aumento da pressão reduz o volume do gás no pulmão.
As Medidas de Volumes Para os Gases
Milímetros Cúbicos, Lítro, Metro Cúbico
Todos os meses recebemos a conta do gás canalizado gasto durante o mês, em metros cúbicos para pagarmos . É o sistema de medida adotado pela empresa fornecedora aqui no Estado de São Paulo. Temos diversas medidas de volumes para os gases, como por exemplo; em libras que é usado para outros fins etc.
Portanto por uma questão prática do emprego dos números decimais, para nós os gases são medidos em metro cúbico (m3), em litros (L) em decilitro (dL) em decímetros cúbicos (dm) em centímetros cúbicos (cm3).
Questões
1) De de acordo com as medidas de volumes para os gases, transforme os valores de litros para metro (s) cúbico (s).
a) 10 L
b) 100 L
c) 1000 L
d) 10 000 L
2) Transforme os valores de metro (s) cúbicos para litros.
a) 0,5 m3
b) 10 m3
c) 0,0 1 m3
d) 0,001 m3
Mol é a massa de qualquer gás em gramas.
Sabemos, que um mol do gás oxigênio (O2) corresponde a32,0 g:
Conforme Avogadro determinou em seus cálculos quânticos, que em32,0
g do gás oxigênio ou de qualquer outro gás, ou elemento químico há 6,02 x 10²³ partículas. A partir desse conhecimento podemos calcular o número de partículas para qualquer valor pedido, ou qualquer elemento químico, molécula e ainda para os compostos iônicos.
Considerações Gerais a Respeito Dos Gases
A Utilidade de Alguns Gases Mais Conhecidos
Gás oxigênio (O2)
Método de obtenção industrial; é retirado do ar por destilação fracionada, e também pode ser obtido da água oxigenada.
Usos Industriais: na queima de combustíveis para geração de energia, na indústria metalúrgica na produção do aço nos altos fornos.
Usos hospitalares: nas UTIs na intubação de pacientes e nos processos de deficiência respiratória.
Gás nitrogênio (N2)
Método de obtenção industrial: é retirado do ar atmosférico por destilação fracionada.
Usos Industriais: agente criogênico no armazenamento de sêmen, como gás inerte e de preenchimento, em caminhões com baús refrigerados, na forma de sais na produção de fertilizantes, é usado na fabricação de ácido nítrico, na fabricação da amônia e da pólvora, na produção de nitroglicerina ou explosivos de utilização na área militar ou em jazidas de minérios, na fabricação de aço inoxidável, na fabricação de semicondutores para preservar os mesmos da oxidação, na conservação de alimentos embalados para evitar oxidação e perda de suas propriedades, evitando também crescimento de microrganismos nos alimentos.
Usos domésticos: gás refrigerante e de limpeza.
Usos urbanos: na jardinagem e plantas. Bactérias fixadoras do nitrogênio no solo retiram do ar para formar nitratos no solo que é absorvido pelas palntas.
Usos hospitalares: como dióxido de nitrogênio agente, vasodilatador.
Gás argônio (Ar)
Método de obtenção industrial: Ar atmosférico.
Usos Industriais: É usado em extintores de incêndio, nas soldagens especiais e na fabricação de metais especiais, usado em arco elétrico e oxicorte que consiste em corte de metais por chama em alta temperatura injetando um jato de oxigênio de elevada pureza sobre o combustível, é usado na fabricação de titânio.
Usos domésticos: É usado gás de enchimento em lâmpadas incandescentes de iluminação das residências ou lâmpadas com o preenchimento a gás, é usado também para inflar trajes de mergulho, evitando contato do neopreno (borracha sintética) com a pele humana, em águas profundas e frias é usado como isolante térmico nesses mergulhos.
Usos urbanos: lâmpadas de ruas e luminárias.
Usos hospitalares: nos hospitais é usado nos lasers a argônio, na odontologia, na oftalmologia nas terapias de retinopatias.
Gás Neônio (Ne) Criptônio (Kr) e Xenônio (Xe)
Método de obtenção industrial: são retirados do ar atmosférico por processo de destilação fracionada.
Usos Industriais: o gás neon foi muito usado e ainda é usado em tubos de televisão. Antes da era da tela digital LCD ou de plasma seu consumo era maior. Pode ser usado também como gás refrigerante criogênico, ou na fabricação de lâmpadas flash, em lâmpadas fluorescentes e de raios ultravioleta.
Usos hospitalares: é usado nas válvulas de aparelhos de raios X.
A amônia industrialmente é obtida do gás nitrogênio e hidrogênio. É utilizada em produtos de limpeza, tem sua aplicação na fabricação de ácido nítrico, fertilizantes nitrogenados para o crescimento de plantas, tem seu uso no refino do petróleo, produtos farmacêuticos, como gás refrigerante em câmaras frigorificas, tratamento antifúngico de cítricos.
Os Gases e as Interações Intermoleculares
Observemos as forças de eletronegatividades nas moléculas dispostas de forma linear.
Para o gás nitrogênio.
Veja como as cargas de ambos os átomos de nitrogênio se anulam.
Para o gás oxigênio.
Veja como as cargas de ambos os átomos de oxigênio se anulam.
As Leis das Transformações dos Gases
A Definição Para Gases
Os gases podem ser descritos como substâncias que em condições normais de temperatura e pressão, estão sempre no estado de ebulição, ou podem ainda ser definidos como conjuntos de partículas atômicas individuais ou formando moléculas, íons, e elétrons com movimentos aleatórios livres. Não tem forma nem volume próprios, o seu volume é o do recipiente que o contém.
Gases Mais Conhecidos Que Fazem Parte do Nosso Cotidiano
Geralmente temos pouca noção dos gases que nos cercam, ou desse meio do qual nós estamos inseridos. Quando se fala de gases, devemos ter em consideração o número de diferentes gases, presentes no nosso cotidiano ou no habitat que nós vivemos. Há gases que quando em contato direto, são indiferentes ao nosso organismo, há os que dão suporte primordial para as nossas vidas e há gases que são venenosos e que em contato conosco poriam fim instantaneamente á nossa vida.
Alguns gases que são comuns e conhecidos por nós
Alguns gases que são comuns e conhecidos por nós
Nitrogênio (N2); naturalmente presente na atmosfera terrestre.
Oxigênio (O2); naturalmente presente na atmosfera terrestre.
Argônio (Ar); gás nobre naturalmente presente na atmosfera terrestre.
Hélio (He); naturalmente presente na atmosfera terrestre e em reservas no subsolo.
Xenônio (Xe); naturalmente presente na atmosfera.
Neônio (Ne); naturalmente presente na atmosfera.
Hidrogênio (H2); naturalmente presente na atmosfera.
Acetileno (C2H2); é de produção industrial.
Carbônico (CO2); naturalmente presente na atmosfera terrestre.
Amônia (NH3); é produzido industrialmente ou naturalmente e continuamente, sofre degradação natural, sua síntese é reversível.
Metano (CH4); produzido continuamente naturalmente.
Butano (C4H10); produzido industrialmente a partir da destilação fracionada do petróleo, existe naturalmente em pequenas proporções misturado ao gás natural.
Criptônio; naturalmente presente na atmosfera terrestre.
Cloro (Cl2) produzido naturalmente ou industrialmente para uso na produção do ácido clorídrico.
Gás sulfídrico (SO2) produzido naturalmente a partir da decomposição de detritos orgânicos e inorgânicos, ou pela queima de combustíveis fósseis.
Monóxido de carbono (CO) é produzido pelo combustível mal queimado.
Etileno (C2H4) é produzido naturalmente e industrialmente.
Os Gases e a Necessidade à Vida no Planeta
Nós e os seres vivos em geral, todos necessitamos dos gases para as nossas vidas. Como os peixes em um oceano, eles no oceano líquido e nós no fundo do nosso oceano gasoso, necessitamos até da pressão que os gases exercem sobre nossos corpos contribuindo com a estrutura e forma física nossa e também dos seres vivos em geral na terra.
Os dois recipientes fornecem gás para uso hospitalar. O maior armazena gás oxigênio e o menor o óxido nitroso, ambos de extrema importância para o ser humano.
A Composição do ar Atmosférico e as Temperaturas de Fusão e de Ebulição Dos Gases
Temperatura de Ebulição
Temperatura de ebulição é o fenômeno que uma substância recebendo energia na forma de calor, do estado líquido passa para o estado gasoso. Há substâncias que passam diretamente do estado sólido para o gasoso sem nem mesmo haver aumento da temperatura de seu ambiente. A temperatura de ebulição pode ocorrer em temperaturas baixíssimas como no caso do nitrogênio líquido -196 ºC, ou altíssima, como a do ferro do estado líquido passa para o gasoso a 2861 ºC.
Composição do ar atmosférico seco propriedades de seus constituintes à pressão de 1 atm
| |||
Componente
|
Volume %
|
Temperatura de ebulição °C
|
Temperatura de fusão °C
|
Gás nitrogênio (N2)
|
78,08
|
- 196
|
- 210
|
Gás oxigênio (O2)
|
20,95
|
- 183
|
- 219
|
Gás argônio (Ar)
|
0,934
|
- 186
|
- 189
|
Gás neônio (Ne)
|
0,001818
|
- 246
|
- 249
|
Gás hélio (He)
|
0,0005239
|
- 269
|
- 272
|
Gás hidrogênio(H2)
|
0,00005
|
- 253
|
- 259
|
Gás xenônio (Xe)
|
0,0000086
|
- 107
|
- 112
|
Gás criptônio (Kr)
|
0,0001139
|
- 153
|
- 157
|
Alem dos gases apresentados na tabela acima, há uma variedade muito maior de outros gases presentes na atmosfera. Eles podem variar de região para região do planeta, conforme a temperatura e o deslocamento de massas de ar. Dependendo do tipo de gás podem se concentrar nas regiões das grandes metrópoles, onde circulam milhões de pessoas e de carros, em zonas industriais, nas grandes florestas onde há muita material biológico em decomposição como madeira e folhas, ou ainda em grandes concentrações de rebanhos de animais, outros tipos de gases provém das profundezas da terra e são expelidos pelos vulcões ou liberados pelas fendas geológicas. Até no fundo do mar, materiais biológicos e orgânicos em decomposição podem gerar bolhas de gases que ficam aprisionadas por longo tempo e de vez em quando são liberadas para a superfície.
Gás sulfídrico - (H2S) tem cheiro de ovo podre é tóxico e altamente corrosivo para os metais. Esse gás é mais letal que o monóxido de carbono.
Gás dióxido de nitrogênio (NO2) tem o ponto de fusão -11,2 ºC e o ponto de ebulição é de 21,1 ºC, é produzido por usinas termoelétricas, siderúrgicas, motores de combustão, é tóxico para o ser humano.
Com o aumento da altitude topográfica, ocorre a diminuição da concentração parcial dos gases atmosférico, por exemplo; do oxigênio (O2), do nitrogênio (N2) etc, gases necessários especialmente para a respiração biológica em geral.
Esse fato pode ser comprovado especialmente por atletas que praticam atividades físicas intensas em baixas altitudes e depois partem para a prática dos exercícios físicos em altitudes elevadas e começam a sentir mal estar como fadiga intensa, dores de cabeça, tonturas, falta de ar. Isso acontece devido a diminuição do oxigênio no sangue arterial do seu organismo.
Esse mal estar geral e o aumento da frequência respiratória é causado principalmente pela diminuição da concentração da hemoglobina oxigenada (HbO2) do sangue, seja de um atleta ou de qualquer outro visitante comum, que de regiões mais baixas, sobem rapidamente para regiões mais altas. A captação do oxigênio pela hemoglobina desses indivíduos, se torna mais baixa, porque é mais baixa a concentração parcial desse gás atmosférico em altitudes muito elevadas.
O esquema mostra a concentração de moléculas do gás oxigênio muito maior nas baixas altitudes e muito menos concentrado nas regiões de altitudes elevadas.
Gás sulfídrico - (H2S) tem cheiro de ovo podre é tóxico e altamente corrosivo para os metais. Esse gás é mais letal que o monóxido de carbono.
Gás dióxido de nitrogênio (NO2) tem o ponto de fusão -11,2 ºC e o ponto de ebulição é de 21,1 ºC, é produzido por usinas termoelétricas, siderúrgicas, motores de combustão, é tóxico para o ser humano.
A Altitude e a Oxigenação Celular
Esse fato pode ser comprovado especialmente por atletas que praticam atividades físicas intensas em baixas altitudes e depois partem para a prática dos exercícios físicos em altitudes elevadas e começam a sentir mal estar como fadiga intensa, dores de cabeça, tonturas, falta de ar. Isso acontece devido a diminuição do oxigênio no sangue arterial do seu organismo.
Esse mal estar geral e o aumento da frequência respiratória é causado principalmente pela diminuição da concentração da hemoglobina oxigenada (HbO2) do sangue, seja de um atleta ou de qualquer outro visitante comum, que de regiões mais baixas, sobem rapidamente para regiões mais altas. A captação do oxigênio pela hemoglobina desses indivíduos, se torna mais baixa, porque é mais baixa a concentração parcial desse gás atmosférico em altitudes muito elevadas.
O esquema mostra a concentração de moléculas do gás oxigênio muito maior nas baixas altitudes e muito menos concentrado nas regiões de altitudes elevadas.
Destilação Dos Gases
Destilação Fracionada
Destilação e Destilações Sucessivas
Pode-se destilar um líquido, ou um gás presente em uma mistura com o aquecimento da substância que se queira separar até o seu ponto de ebulição. Quando desejamos conhecer o ponto de separação entre dois gases ou de uma substância possível de separação por destilação, ao iniciar a ebulição do gás ou da substância, anota-se a temperatura é a partir desse momento da sua mudança do estado físico, o seu ponto de separação. Mantém-se sem alterar o ponto em que a temperatura de ebulição seja ideal para a separação da substância, mantendo essa temperatura até que toda a substância evapore. Desde o início, ao evaporar a substância, esta deverá ser captada em um recipiente adequado, como no caso da coluna de destilação apropriada que já que possui um prato onde a substância a separada se concentra e esfria até sua condensação e liquefação se completar novamente. Para se obter uma substância altamente purificada a substância deverá passar por destilações sucessivas até chegar à pureza desejada.
Abaixo encontra-se e o esquema de uma coluna de fracionamento de gases para melhor situalizar a idéia de separação de substâncias.
Os Gases e a Pressão Atmosférica
A pressão exercida dos gases sobre a superfície da atmosfera terrestre
A pressão de um gás, ou de gases em um ambiente isolado é o resultado das colisões de suas partículas no interior desse meio.
Na superfície terrestre, a massa gasosa forma uma coluna que exerce pressão sobre a superfície terrestre. No entanto essa massa de gás está em constante movimentação, porém diferentemente de um sistema fechado.
A pressão exercida sobre a superfície, é a pressão exercida pela soma de todos os gases atmosféricos juntos sobre a superfície terrestre e é medida em atmosferas (atm), ou em milímetros de mercúrio (mmHg).
A pressão que todos os gases exercem sobre um ponto da superfície da terra, é considerado especificamente ao nível do mar, ou altitude zero metro, a zero grau Celsius e uma atmosfera que corresponde a 760 mmHg.
A panela de pressão cozinha os alimentos aumentando a pressão interna.
A autoclave esteriliza materiais biológicos com calor úmido de 121 ºC e uma atmosfera e meia a mais de pressão interna.
A Pressão do Ar Quente Diminui Com a Queda da Temperatura?
Como podemos perceber que o ar quente ao resfriar diminui sua pressão sobre o ambiente? Podemos explicar esse fato por meio de fenômenos físicos normais. Quando abrimos a porta da geladeira, entra ar ambiente que é mais quente, para dentro da geladeira e fechamos a porta. Logo após ao tentarmos abrir novamente a porta da geladeira ela está mais difícil de ser aberta, usamos mais força para abrir a porta. Isso acontece porque o ar quente que tem maior pressão que entrou na geladeira empurrou o ar frio de dentro para fora da geladeira, esse ar quente que tomou o lugar do frio agora esfria diminuindo a força da pressão interna da geladeira. O ar quente externo da geladeira agora causa maior força de pressão sobre a porta que ao puxarmos está mais difícil de abrir.
Exercícios - Transformação atm para mmHg
1) Podemos transformar as unidades de medidas da pressão atmosférica de milímetros de mercúrio (mmHg) para atmosferas (atm) e vice-versa. Dadas as alternativas na sequência a seguir, fazer a conversão de atmosferas para milímetros de mercúrio.
a) 0,25 g) 1,75
b) 0,5 h) 2,0
c) 0,75 i) 2,25
d) 1,0 j) 2,5
e) 1,25 k) 3,0
f) 1,5 l) 4,0
Modelo de resolução
A Pressão em Atmosferas no Ambiente Líquido
A Pressão em Atmosferas em Água Oceânica
Em água oceânica, relacionando a concentração dos sais dissolvidos e outros fatores, mais a gravidade terrestre, a pressão desse ambiente aumenta uma atmosfera a cada dez metros de profundidade.
Essa pressão pode se fazer sentida sobre o corpo humano quando um mergulhador sem equipamento chega a uma profundidade de 40 a 50 metros, nesse local; os seus pulmões sofrem uma compressão de aproximadamente cinco atmosferas, o que reduz o tamanho do órgão normal para 5 vezes menor e dificulta ou mesmo impossibilita a respiração, especialmente de pessoas com pouco ou mesmo sem treinamento prévio, levando esses indivíduos a embolia pulmonar e até mesmo a morte se, não passar imediatamente por uma descompressão adequada.
A figura acima relaciona a profundidade da água do mar com a pressão em atmosferas.
As Medidas de Temperatura Para os Gases
A Concentração de Gás Oxigênio (O2) na Água
Na água de diversos ambientes existe uma quantidade extremamente significativa de seres vivos que necessitam do gás oxigênio, que faz parte de sua composição natural.
Abaixo no esquema, é relacionada algumas medidas aproximadas de oxigênio dissolvido na água em temperatura de 25 ºC.
Na água de diversos ambientes existe uma quantidade extremamente significativa de seres vivos que necessitam do gás oxigênio, que faz parte de sua composição natural.
Abaixo no esquema, é relacionada algumas medidas aproximadas de oxigênio dissolvido na água em temperatura de 25 ºC.
Temperatura Kelvin (K)
A escala Kelvin foi proposta por Willian Thomson (Lorde Kelvin).
As temperaturas para os gases podem ser medidas
Zero grau absoluto corresponde a temperatura do vácuo no espaço sideral onde não há nenhuma matéria que possa receber ou emitir radiação na forma de calor.
Zero grau absoluto ou zero Kelvin corresponde à temperatura de –273Cº.
Zero grau absoluto ou zero Kelvin corresponde à temperatura de –273Cº.
Zero grau centígrado ou Celsius corresponde a 273 Kelvin.
Para os cálculos das temperaturas dos gases, podemos utilizar a expressão:
TK = T ºC + 273
Transformando temperaturas de Kelvin (K) para graus Celsius (ºC).
a)
|
Zero Kelvin
|
=
|
0
K - 273
|
=
|
-273 ºC
|
b)
|
1 K
|
=
|
+1
K - 273
|
=
|
-272 ºC
|
c)
|
2 K
|
=
|
+2 K -
273
|
=
|
-271 ºC
|
d)
|
3 K
|
=
|
+3
K - 273
|
=
|
-270 ºC
|
e)
|
4 K
|
=
|
+4 K
- 273
|
=
|
-269 ºC
|
f)
|
5 K
|
=
|
+5 K -
273
|
=
|
-268 ºC
|
g)
|
10 K
|
=
|
+10 K
- 273
|
=
|
-263 ºC
|
h)
|
20 K
|
=
|
+20
K - 273
|
=
|
-253 ºC
|
i)
|
50 K
|
=
|
+50 K - 273
|
=
|
-223 ºC
|
j)
|
75 K
|
=
|
+75 K - 273
|
=
|
-198 ºC
|
k)
|
100 K
|
=
|
+100 K - 273
|
=
|
-173 ºC
|
l)
|
150 K
|
=
|
+150 K - 273
|
=
|
-123 ºC
|
m)
|
200 K
|
=
|
+200 K
- 273
|
=
|
-73 ºC
|
n)
|
250 K
|
=
|
+250
K - 273
|
=
|
-23 ºC
|
o)
|
273 K
|
=
|
+273 K
- 273
|
=
|
Zero Grau Celsius
|
p)
|
274 K
|
=
|
+274 K - 273
|
=
|
1 ºC
|
q)
|
275 K
|
=
|
+275 K - 273
|
=
|
2 ºC
|
r)
|
276 K
|
=
|
+276 K - 273
|
=
|
3 ºC
|
s)
|
277 K
|
=
|
+277 K - 273
|
=
|
4 ºC
|
283 K
|
=
|
+283 K - 273
|
=
|
10 ºC
|
|
t)
|
300 K
|
=
|
+300 K - 273
|
=
|
27 ºC
|
u)
|
400 K
|
=
|
+400 K - 273
|
=
|
127 ºC
|
v)
|
500 K
|
=
|
+500 K - 273
|
=
|
227 ºC
|
Exercícios
1) Dadas as seguintes temperaturas que estão mostradas abaixo
a) -33 ºC h) 5 ºC
b) - 27 ºC i) 10 ºC;
c) -15 ºC j) 27 ºC
d) -10 ºC k) 50 ºC
e) -5 ºC l) 100 ºC
f) 0 ºC m) 127 ºC
g) 1 ºC n) 273 ºC
Resolver todas as questões acima utilizando o modelo proposto logo abaixo.
b) - 27 ºC i) 10 ºC;
c) -15 ºC j) 27 ºC
d) -10 ºC k) 50 ºC
e) -5 ºC l) 100 ºC
f) 0 ºC m) 127 ºC
g) 1 ºC n) 273 ºC
Resolver todas as questões acima utilizando o modelo proposto logo abaixo.
Resolva as outras alternativas propostas.
Questões
1) Estácio de Sá-RJ (adaptado) Inicialmente 10 litros de um certo gás
perfeito teve a temperatura alterada de -73 ºC para
+127 ºC, e a sua
pressão que era de 1 atmosfera foi mudada para 2 atmosferas. Pergunta-se; qual
o volume final desse gás?
Primeiramente transformamos as
temperaturas de graus Celcius para
Kelvin.
Iniciamos o cálculo da mudança do volume.
Como a pressão exercida sobre o gás passa
de 1 atm para
2 atms, sabemos que essa pressão diminui o volume do gás. Então invertemos os valores
da expressão.
2) (UFU-MG) (adaptado) A atmosfera terrestre situada acima
da superfície terrestre é formada por uma composição de vários gases em
camadas. A primeira camada é chamada de troposfera é
gasosa com
aproximadamente 10 km de altitude
e é a
mais baixa de todas e situa-se logo acima do solo. Nesse local, são formadas as
nuvens, ocorrem os ventos e chuvas. A temperatura no topo dessa camada situa-se
por volta de -50ºC com uma pressão de 0,25
atmosfera. (dado: 0 Kelvin =
-273ºC). Ao ser lançado do solo na atmosfera, um balão resistente á altas pressões possui os seguintes dados: volume de 10,0 L a 1
atm e
27ºC; qual será o seu volume quando o balão alcançar o topo da troposfera?
Primeiramente transformamos as temperaturas de graus Celcius para Kelvin.
Montamos a equação.
Vemos que aqui que o volume tende a
aumentar quando a pressão diminui. Então invertemos a equação.
Como no espaço acima a temperatura cai,
cai também o volume.
3) Jornal- RIO - Cientistas encontraram pela primeira vez evidências de que os seres humanos podem se adaptar geneticamente para o mergulho. Eles sugerem que o povo Bajau, que vive em partes da Indonésia, desenvolveu baços maiores para permitir que mergulhem livremente, em apneia, a até 70 metros de profundidade.
Considerando que a pressão aumente uma atmosfera, para cada 10 m de profundidade e que o volume total de ar que cabe no sistema respiratório é a capacidade pulmonar total (CPT) e corresponde, num adulto, dividido em dois compartimentos a mais ou menos 6,5 litros e numa criança cerca de 2 litros. Um mergulhador à profundidade apresentada acima, teria o volume do pulmão reduzido aproximadamente a apenas:
Dados
a) 1,5 L
b) 0,5 L
c) 2,5 L
d) 0,8 L
e) 1,1 L
Deve-se inverter os valores na regrinha de três, pois, o aumento da pressão reduz o volume do gás no pulmão.
As Medidas de Volumes Para os Gases
Milímetros Cúbicos, Lítro, Metro Cúbico
Todos os meses recebemos a conta do gás canalizado gasto durante o mês, em metros cúbicos para pagarmos . É o sistema de medida adotado pela empresa fornecedora aqui no Estado de São Paulo. Temos diversas medidas de volumes para os gases, como por exemplo; em libras que é usado para outros fins etc.
Portanto por uma questão prática do emprego dos números decimais, para nós os gases são medidos em metro cúbico (m3), em litros (L) em decilitro (dL) em decímetros cúbicos (dm) em centímetros cúbicos (cm3).
Questões
1) De de acordo com as medidas de volumes para os gases, transforme os valores de litros para metro (s) cúbico (s).
a) 10 L
b) 100 L
c) 1000 L
d) 10 000 L
2) Transforme os valores de metro (s) cúbicos para litros.
a) 0,5 m3
b) 10 m3
c) 0,0 1 m3
d) 0,001 m3
Como foi dito anteriormente, os gases não possuem volume próprio, o seu volume é o do
ambiente que ele ocupa. No entanto Amadeu Avogadro determinou que um mol de
qualquer gás a zero grau Celsius e uma atmosfera de pressão ocupa o volume
de 22,7 litros .
Considerando a temperatura de zero grau Celsius e 1 atm
temos:
Gás hidrogênio (H2) = 2,0 g = 6,02 x 10²³ partículas = 1 mol = 22,7 litros.
Gás hélio (He) = 4,0 g = 6,02
x 10²³ partículas = 1 mol = 22,4
litros.
Gás oxigênio (O2) = 32,0 g = 6,02 x 10²³ partículas = 1 mol = 22,7 litros.
Gás nitrogênio (N2) = 28,0 g = 6,02 x 10²³ partículas = 1 mol = 22,7 litros.
Gás carbônico (CO2) = 44,0 g = 6,02 x 10²³ partículas = 1 mol = 22,7 litros.
Gás metano (CH4) = 16,0 g = 6,02 x
10²³ partículas = 1 mol = 22,7 litros.
Exercícios
1) transformar as seguintes massas de gás carbônico (CO2) em litros.
1) transformar as seguintes massas de gás carbônico (CO2) em litros.
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Mol de Gases |
Mol é a massa de qualquer gás em gramas.
Sabemos, que um mol do gás oxigênio (O2) corresponde a
1) Transforme em mol, 8,0 g de gás oxigênio.
Conforme Avogadro determinou em seus cálculos quânticos, que em
2) Determine o número de partículas e o número de mol presente em 4,0 g de gás oxigênio.
Em 0,125 mol de gás oxigênio há quantos litros do gás?
3) Em uma resi dência gastou em um mês, 7 metros cúbicos de gás natural. Supondo que esse gás fosse puro contendo 100% de metano, cujo fator de pressão seria 0,09449 = 1, quanto o consumidor teria gasto de gás em gramas durante o mês?
dados: C = 12; H = 1
1º Calcular a massa do metano.
4) Dado os valores em gramas do gás nitrogênio ( N2) calcule seus respectivos número de mol. Dado: massa do gás nitrogênio = 28 g.
a) 14,0 g f) 15,0 g
b) 7,0 g g) 17,5 g
c) 3,5 g h) 20,0 g
d) 1,75 g i) 30,0 g
e) 0,875 g j) 42,5 g
Aproveitando os mesmos valores das massas em gramas dadas acima, calcule os volumes em litros de todos os itens dados.
Densidade
dos Gases
Densidade Absoluta de um Gás
A densidade absoluta de um gás é dada pela
expressão.
Por exemplo calcular a densidade absoluta do gás oxigênio a zero ºC e 1 atm de
pressão.
Considerações Gerais a Respeito Dos Gases
A temperatura de ebulição para os gases promove a mudança de estado físico dessas substâncias. É o ponto em que já não suporta o estado anterior, devido ao aumento da energia térmica e choques entre partículas e assim ocorre a passagem para uma nova fase, por exemplo: do estado líquido muda para o estado gasoso. No ponto de ebulição a pressão de vapor saturado de um líquido se iguala á pressão ambiente de sistema, já não existem espaços separados. Antes havia dois tipos de pressões distintas nesse sistema; a do líquido maior separado do espaço não saturado menor, para onde fluíam partículas o que não existe por último.
Os dois pontos TE e TL são dois pontos críticos e não podem ser iguais mesmo que estejam muito próximos. O ponto de ebulição ou temperatura de ebulição é a temperatura em que a substância passa do estado líquido para o gasoso, esse estado físico em condições normais de mesma pressão nunca pode coincidir com a temperatura de liquefação, há uma faixa expressando numericamente os valores de temperaturas separando os dois limites. O ponto de liquefação é o ponto em que a substância passa do estado gasoso para o líquido. Portanto todo gás quando resfriado a uma temperatura chamada de ponto de liquefação, se transforma em líquido. Os dois pontos podem estar separados apenas por 1°C .
À temperatura de -200 °C o nitrogênio se encontra no estado líquido porque, está dentro da faixa de temperaturas abaixo do ponto de ebulição. Essa faixa de temperatura que o mantém no estado líquido vai de -210 °C até -197 °C . Já a -196 °C ele se torna gasoso.
Ao observarmos a tabela da página 3 chegamos á conclusão que a -190 °C , os gases que estariam no estado sólido seriam o xenônio e o criptônio e o argônio porque as suas temperaturas de fusão são mais altas. O gás oxigênio estaria no estado líquido porque para entrar em ebulição deveria ainda aquecer alguns graus Celsius a mais -183ºC. Os gases nitrogênio, neônio, hélio, e hidrogênio estariam no estado gasoso porque, o seu ponto de ebulição está bem mais abaixo que -190 °C .
Não há formas sintéticas de obtenção industrial do gás hélio que compense essa prática. Não há formas de capturá-lo diretamente da atmosfera devido a sua baixíssima temperatura de ebulição -269 °C . A captação desse gás se dá da seguinte forma: o gás hélio gerado na formação do nosso planeta, ou ainda é gerado pelo decaimento radioativo do urânio 238 e do tório. Quando o urânio e o tório decaem, dessa “quebra”; sai o gás hélio. Isso pode acontecer e acontece ainda no interior da terra nas jazidas de gás natural que contém esses elementos químicos. Sendo assim é a partir desses elementos que acontece a sua formação, sendo depois liberado para a atmosfera, onde se encontra na proporção de 5 ppm. Ao capturar esse gás é necessário resfriá-lo a 90 Kelvin e comprimi-lo para se liquefazer, então estará pronto para o uso comercial.
A coluna de destilação fracionada para funcionar é aquecida embaixo, aquecendo o ar comprimido aí injetado. Acima no topo, ficam as temperaturas baixas hipercongelantes. Obviamente o gás nitrogênio é obtido no prato acima do prato do oxigênio porque a temperatura de ebulição do nitrogênio é menor que a temperatura do oxigênio. O gás oxigênio a -184 °C se condensa e cai na forma líquida. O gás nitrogênio só irá se condensar a -195 °C temperatura bem menor. Por isso ele continua a subir além do ponto de condensação do gás oxigênio. Portanto o último gás a ser separado na coluna de destilação é o gás nitrogênio.
A Utilidade de Alguns Gases Mais Conhecidos
Gás oxigênio (O2)
Método de obtenção industrial; é retirado do ar por destilação fracionada, e também pode ser obtido da água oxigenada.
Usos Industriais: na queima de combustíveis para geração de energia, na indústria metalúrgica na produção do aço nos altos fornos.
Usos domésticos: uso na apnéia, o gás oxigênio pode ser gerado por aparelhos domésticos de produção de oxigênio que são usados na oxigenação de aquários, aeração da água potável, nos ataque de asma. É usado em aparelhos de mergulho em águas com certas profundidades, ou nos maçaricos na queima do gás acetileno.
Usos urbanos: na biodegradação de formas anaeróbicas dos esgotos.Usos hospitalares: nas UTIs na intubação de pacientes e nos processos de deficiência respiratória.
Gás nitrogênio (N2)
Método de obtenção industrial: é retirado do ar atmosférico por destilação fracionada.
Usos Industriais: agente criogênico no armazenamento de sêmen, como gás inerte e de preenchimento, em caminhões com baús refrigerados, na forma de sais na produção de fertilizantes, é usado na fabricação de ácido nítrico, na fabricação da amônia e da pólvora, na produção de nitroglicerina ou explosivos de utilização na área militar ou em jazidas de minérios, na fabricação de aço inoxidável, na fabricação de semicondutores para preservar os mesmos da oxidação, na conservação de alimentos embalados para evitar oxidação e perda de suas propriedades, evitando também crescimento de microrganismos nos alimentos.
Usos domésticos: gás refrigerante e de limpeza.
Usos urbanos: na jardinagem e plantas. Bactérias fixadoras do nitrogênio no solo retiram do ar para formar nitratos no solo que é absorvido pelas palntas.
Usos hospitalares: como dióxido de nitrogênio agente, vasodilatador.
Gás argônio (Ar)
Método de obtenção industrial: Ar atmosférico.
Usos Industriais: É usado em extintores de incêndio, nas soldagens especiais e na fabricação de metais especiais, usado em arco elétrico e oxicorte que consiste em corte de metais por chama em alta temperatura injetando um jato de oxigênio de elevada pureza sobre o combustível, é usado na fabricação de titânio.
Usos domésticos: É usado gás de enchimento em lâmpadas incandescentes de iluminação das residências ou lâmpadas com o preenchimento a gás, é usado também para inflar trajes de mergulho, evitando contato do neopreno (borracha sintética) com a pele humana, em águas profundas e frias é usado como isolante térmico nesses mergulhos.
Usos urbanos: lâmpadas de ruas e luminárias.
Usos hospitalares: nos hospitais é usado nos lasers a argônio, na odontologia, na oftalmologia nas terapias de retinopatias.
Gás Neônio (Ne) Criptônio (Kr) e Xenônio (Xe)
Método de obtenção industrial: são retirados do ar atmosférico por processo de destilação fracionada.
Usos Industriais: o gás neon foi muito usado e ainda é usado em tubos de televisão. Antes da era da tela digital LCD ou de plasma seu consumo era maior. Pode ser usado também como gás refrigerante criogênico, ou na fabricação de lâmpadas flash, em lâmpadas fluorescentes e de raios ultravioleta.
Usos domésticos: é usado nas máquinas fotográficas, nas lâmpadas de flash fotográfico. O uso do gás neônio também se faz útil em feixes de luzes vermelho brilhante usado em laboratórios científicos e em leitores de código de barras de lojas, supermercados; é claro nesse caso é formado um composto com o gás hélio combinado.
O gás neônio também é comercializado como gás comprimido em cilindros de aço, e em frascos de um litro à pressão atmosférica. Usado em tubos eletrônicos (pode ser tubo de borracha ou plástico por onde passa um condutor, ou tubos isolantes preenchidos com gás).
Usos urbanos: neônio em letreiros luminosos, faróis de carro.O gás neônio também é comercializado como gás comprimido em cilindros de aço, e em frascos de um litro à pressão atmosférica. Usado em tubos eletrônicos (pode ser tubo de borracha ou plástico por onde passa um condutor, ou tubos isolantes preenchidos com gás).
Usos hospitalares: é usado nas válvulas de aparelhos de raios X.
Utilização do Gás Hidrogênio (H2)
Gás hidrogênio é utilizado na síntese de Nylon e
poliéster, também como combustível para foguetes, é empregado na industria de vidro, para
obter vidros plano, é utilizado em eletrônica, hidrogenação de margarinas,
hidrogenação de gorduras e óleos, é utilizado com combustível de veículos
automotores, é usado na produção da amônia pelo processo Haber, está presente na fabricação de
semicondutores, no tratamento térmico de metais, na produção de metanol, soldas. Produção de "suavisadores artificiais",
tais como manitol - sorbitol, para a produção de
produtos como creme dental e outras especialidades químicas (ex.: Peróxido de
Hidrogênio). Produção e corte de
vidro laminado (gás verde ou mistura N2 + H2),
Soldagem e corte de
metais nobres; Arrefecimento de
geradores elétricos de elevada potência; síntese
de ciclohexano; síntese de ciclohexanol; produção de ácido
clorídrico; produção de
ferro-esponja; atmosferas
Protetoras.
Utilização do Gás Amônia (NH3)
Utilização do Gás Amônia (NH3)
A amônia industrialmente é obtida do gás nitrogênio e hidrogênio. É utilizada em produtos de limpeza, tem sua aplicação na fabricação de ácido nítrico, fertilizantes nitrogenados para o crescimento de plantas, tem seu uso no refino do petróleo, produtos farmacêuticos, como gás refrigerante em câmaras frigorificas, tratamento antifúngico de cítricos.
Os Gases e as Interações Intermoleculares
As moléculas das substâncias no estado gasoso praticamente não interagem entre si. Todas as partículas desses três gases são apolares porque são diatômicas e de forma lineares. A força da eletronegatividade que é de 3.0 para ambos os átomos de nitrogênio que forma esse gás se anulam, a do oxigênio é de 3,5 para os dois átomos da molécula e do hidrogênio que é de 2,1 por serem lineares, todas anulam as suas eletronegatividades por estarem equilibradas, na formação das moléculas apolares respectivas. Nos gases monoatômicos, os orbitais mais energéticos já estão todos preenchidos como os seus respectivos elétrons por isso não interagem nem ionizam facilmente nem perdem ou recebem elétrons. Portanto, são apolares.
Para o gás nitrogênio.
Veja como as cargas de ambos os átomos de nitrogênio se anulam.
Para o gás oxigênio.
Veja como as cargas de ambos os átomos de oxigênio se anulam.
À mesma pressão e em diferentes temperaturas o gás oxigênio se diferencia sim do gás hidrogênio. O gás oxigênio possui a temperatura de ebulição a -183 °C , enquanto que o gás hidrogênio o ponto de ebulição é de -253 °C . Ao exercermos uma pressão sobre o gás oxigênio ele se comprime e se liquefaz muito mais facilmente que o gás hidrogênio. Pode-se considerar também, o volume e massa nuclear das partículas em questão. Como nós já temos o conhecimento que à temperatura de -184 °C , o oxigênio já se liquefaz normalmente sem que seja necessário exercer nenhuma pressão extra, portanto; necessita de menor pressão na mudança de estado, enquanto que o gás hidrogênio ainda deverá baixar muito mais a sua temperatura para liquefazer, sendo assim, a pressão sobre esse gás deverá ser maior que a do oxigênio para haver a mudança de seu estado gasoso para o líquido.
As Leis das Transformações dos Gases
Lei de Boyle - Mariotte
Robert Boyle nasceu na Irlanda, na cidade de Lismore em 1627, faleceu em 1691 na cidade de Londres. Foi físico e trabalhou com a química na qual formulou as leis dos gases. Foi grande incentivador nos tempos iniciais da química, concedeu uma grande contribuição à química como ciência. Boyle trabalhou com Edme Mariotte que trabalhou com a mecânica dos sólidos e hidrodinâmica dos líquidos e formulou a lei da compressibilidade dos gases. Boyle demonstrou a diferença entre um elemento químico de um composto químico, bem antes de Dalton soube definir reação química.
As Transformações Isotérmicas
Muda a Pressão, em Consequência Muda o Volume, a Temperatura Permanece a Mesma
Boyle formulou a lei que diz: à temperatura constante a massa de um gás perfeito sofre a influência da pressão. O seu volume é inversamente proporcional á pressão aplicada sobre esse gás.
Colocando os dados numa equação fica:
ou:
Exercícios
V1 = 50 L
T1 = T2
P1 = 1 atm
P2 = 1,56 atm
V2 = ?
5) Num recipiente está armazenado 50 litros de um certo gás ideal a temperatura de 25ºC e uma atmosfera de pressão. Num dado momento, á mesma temperatura, a pressão sobre esse gás foi aumentada para 1190 mmHg. Pergunta-se: qual o volume final desse gás agora?
Dados: 1 atmosfera de pressão corresponde a 760 mmHg.V1 = 50 L
T1 = T2
P1 = 1 atm
P2 = 1,56 atm
V2 = ?
Resolução do problema usando a equação.
Resolução do problema usando regra de três.
6) Um recipiente com 40 L de um certo gás a 27ºC e uma atmosfera de pressão, sofreu um aumento de 0,5 atm de pressão sobre esse gás, sem que houvesse mudança da temperatura. Qual é o volume do gás agora?
7) Fuvest-SP (adaptado) O monóxido de carbono (CO), usado
na produção do ferro, é inflamável, inodoro, perigoso,
tóxico e asfixiante. Nas condições normais de pressão e temperatura (CNTP), o
volume ocupado por 12 gramas desse gás é:
Calculamos a massa do monóxido de carbono.
 |
Calculamos o volume em litros de 12 gramas do monóxido de carbono. |
Lei de Gay – Lussac
Louis Joseph Gay-Lussac nasceu na França, na cidade Saint Leonard de Noblat no ano de 1778 e faleceu na cidade de Paris no ano de 1850. Foi físico e químico e formulou a tese de que a expansão de um gás perfeito é proporcional a sua temperatura. Nessa transformação muda-se a temperatura, em conseqüência muda o volume, não muda a pressão exercida que permanece constante sobre esse mesmo gás.
O volume V1 sofre alteração pelo aquecimento do gás. Elaboramos a equação para determinarmos o volume V2.
Podemos ver que com os dados acima, montamos a equação da expansão do volume do gás aquecido e determinamos o seu volume.
Exemplo 2
O volume ocupado por determinada massa gasosa é diretamente proporcional a sua temperatura absoluta, quando submetido à pressão constante. O volume de um gás num recipiente hermeticamente fechado que possui um embolo que se movimenta conforme a expansão do gás em seu interior é de 9 litros, ao aquecer o gás de 25 ºC para 50ºC, este expandiu. Calcule o volume que esse gás ocupa agora.
Transformando as temperaturas de graus Celsius para Kelvin.
Resolvendo a questão.
Exemplo 2
O volume ocupado por determinada massa gasosa é diretamente proporcional a sua temperatura absoluta, quando submetido à pressão constante. O volume de um gás num recipiente hermeticamente fechado que possui um embolo que se movimenta conforme a expansão do gás em seu interior é de 9 litros, ao aquecer o gás de 25 ºC para 50ºC, este expandiu. Calcule o volume que esse gás ocupa agora.
Transformando as temperaturas de graus Celsius para Kelvin.
a) Se o mesmo gás do exercício 2 fosse aquecido de 25 para 75 ºC, qual o seu volume final?
b) Se o mesmo gás do exercício 2 fosse aquecido de 15 para 50 ºC, qual o seu volume final?
c) Se o mesmo gás do exercício 2 fosse aquecido de 30 para 100 ºC, qual o seu volume final?
d) Se o mesmo gás do exercício 2 fosse esfriado de 75 para 0 ºC, qual o seu volume final?
e) Se o mesmo gás do exercício 2 fosse esfriado de 50 para 10 ºC, qual o seu volume final?
Lei Das Transformações Isométricas
Lei de Charles
Jacques Alexandre César Charles nasceu na França no ano de 1746 e faleceu em 1823 foi cientista e matemático. Formulou a lei de que a pressão de um gás é proporcional a temperatura aplicada sobre esse gás. A massa constante de um gás sofre mudança de pressão e temperatura e o volume permanece o mesmo.
Com os dados, montamos a equação do primeiro aquecimento do recipiente e a duplicação da sua pressão. A seguir temos o segundo aquecimento do mesmo recipiente com a triplicação de sua pressão mantendo o volume estável nos dois casos.
Observação: alguns autores, adotam o volume para os gases em CNTP o valor de 22,7 L/mol.
Observação: alguns autores, adotam o volume para os gases em CNTP o valor de 22,7 L/mol.
Dobra-se a temperatura, duplica-se a pressão sobre o recipiente. triplica-se a temperatura triplica a pressão sobre o recipiente.
Utilizando a equação podemos fazer o cálculo das mudanças das pressões.
Utilizando a equação podemos fazer o cálculo das mudanças das temperaturas.
8) Ao sair de viagem, um motorista, calibrou os pneus de seu veículo colocando no seu interior duas atmosferas de
pressão, num dia quente 27ºC. Ao chegar ao destino mediu novamente a pressão
dos pneus e encontrou 2,2 atmosferas. Considerando-se desprezível a variação do
volume,a temperatura do pneu, ao final da viagem, era de:
Primeiramente transformar graus Celsius em Kelvin
Primeiramente transformar graus Celsius em Kelvin
Exemplo:
9) Qual é o volume de 22,0 g do gás dióxido de carbono (CO2), contido em um recipiente hermeticamente fechado, onde a temperatura é de 25ºC e a pressão é de 690 mmHg?
Dados: C = 12 u; O = 16 u.
Resolução:
Massa do CO2 = 12 + 32 = 44,0 g = 1 mol = 22,7 L.
Se 44,0 g = 1 mol, 22,0 g = 0,5 mol = 11,35 L.
T = 273 + 25 = 298 K
V0 = 11,35 L. V = ?
T0 = 273 K. T = 298 K.
P0 = 760 mmHg. P = 690 mmHg.
Utilizando a equação:
Podemos notar que a equação utiliza os valores de pressão inicial (Po) temperatura inicial (To) e volume (Vo) inicial para solucionar o problema apresentado acima.
10) Supondo que você necessite armazenar, em condições normais de temperatura e pressão,para que este não se dissipe na atmosfera, 156,2 gramas de gás cloro (Cl2). Determine o volume molar desse gás e qual é a capacidade de armazenamento do recipiente que você deve usar?
Se 1 mol de qualquer gás ocupa 22,5 L
Para 10 litros de gás.
Para 15 litros de gás.
Para 22,5 litros de gás.
Para 45,0 litros de gás.
Para 52,5 litros de gás.
13) 290 g de gás butano C4H10 sob pressão de 1,2 atmosferas e temperatura de 27ºC ocupa o volume em litros de:
Calcular.
Dados massa do C = 12, H = 1
Utilizar a equação de Clapeyron.
Questões
Volume Molar Dos Gases
O volume molar dos gases, ou mol dos gases, é formado pelo conjunto de partículas que correspondente ao valor de 6,02 x 1023. Esse número independe da natureza do gás, ocupando o mesmo volume a determinada pressão e temperatura. No entanto verifica-se experimentalmente que um mol de qualquer gás em condições normais de temperatura e pressão ocupa 22,7 litros.
CN significa: CNTP - Condições Normais de Temperatura e Pressão.
Em CNTP o volume ocupado por um gás é de: V = 22,7 litros.
a temperatura T = 273 Kelvin.
a pressão P = 760 mmHg.
O volume molar dos gases, ou mol dos gases, é formado pelo conjunto de partículas que correspondente ao valor de 6,02 x 1023. Esse número independe da natureza do gás, ocupando o mesmo volume a determinada pressão e temperatura. No entanto verifica-se experimentalmente que um mol de qualquer gás em condições normais de temperatura e pressão ocupa 22,7 litros.
CN significa: CNTP - Condições Normais de Temperatura e Pressão.
Em CNTP o volume ocupado por um gás é de: V = 22,7 litros.
a temperatura T = 273 Kelvin.
a pressão P = 760 mmHg.
Massa do Cl = 35,5 g 1 mol do gás cloro Cl2 = 71,0 g
11) Baseado no exercício anterior, supondo que você necessite armazenar em condições normais de temperatura e pressão o mesmo gás em várias porções separadas. Para isso, deverá ser determinado o volume molar do gás e a capacidade do recipiente que será usado no armazenamento de:
a) 20,0 g e) 175,0 g
b) 50,0 g f) 225,0 g
c) 75,0 g g) 255,0 g
d) 100,0 g h) 355,0 g
12) Quantos mols do gás oxigênio (O2) gás hidrogênio (H2) e gás nitrogênio (N2) há em: a) 10 L, b) 22,5 L, c) 45,0 L, d) 90,0 L nas condições normais?
a) 20,0 g e) 175,0 g
b) 50,0 g f) 225,0 g
c) 75,0 g g) 255,0 g
d) 100,0 g h) 355,0 g
12) Quantos mols do gás oxigênio (O2) gás hidrogênio (H2) e gás nitrogênio (N2) há em: a) 10 L, b) 22,5 L, c) 45,0 L, d) 90,0 L nas condições normais?
Se 1 mol de qualquer gás ocupa 22,5 L
Para 10 litros de gás.
Para 15 litros de gás.
Para 22,5 litros de gás.
Para 45,0 litros de gás.
Para 52,5 litros de gás.
13) 290 g de gás butano C4H10 sob pressão de 1,2 atmosferas e temperatura de 27ºC ocupa o volume em litros de:
Calcular.
Dados massa do C = 12, H = 1
Utilizar a equação de Clapeyron.
Cálculo da Densidade Dos Gases
Posso chegar a densidade de qualquer gás, dividindo sua
massa pelo seu volume. A equação nos dá a densidade do gás somente nas CN. A
equação é:
Calcular a densidade do gás nitrogênio (N2), em condições
normais.
Questões
1) Os gases podem ser descritos como substâncias que em condições normais de temperatura e pressão, estão sempre no estado de:
a) fusão.
b) solidificação.
c) ebulição.
d) plasma.
2) Os gases podem ainda ser definidos como conjuntos de partículas atômicas individuais ou formando moléculas, íons, e elétrons com movimentos aleatórios livres. Não tem forma nem volume próprios. O seu:
a) peso não existe por ser gás.
b) volume nunca pode ser medido porque não tem forma própria.
c) volume é o do recipiente que o contém.
d) volume na mesma massa nunca varia conforme a temperatura.
3) Podemos definir ponto de fusão como o ponto:
a) exato de virada do sólido para o líquido.
b) variável de virada do sólido para o gasoso.
b) variável de virada do sólido para o gasoso.
c) extremo de virada do gasoso para o líquido.
d) exato de virada do líquido para o gasoso.
4) Podemos definir ponto de ebulição como o ponto em que uma substância passa do:
a) estado gasoso para o líquido.
b) meio sólido para o gasoso.
c) estado líquido para o gasoso.
d) modelo líquido para o sólido.
5) Quais são as temperaturas de intervalo entre a temperatura de fusão e de ebulição do gás hélio? Esses pontos de fusão e ebulição próximos favorece a separação desse gás? O ponto de fusão e ebulição do gás hélio é de:
a) +272ºC, +271ºC, a -270ºC -269ºC e não favorecem a separação.
b) -272ºC, -271ºC, a +270ºC +269ºC e favorecem a separação.
c) -272ºC, -271ºC, -26,9ºC -27ºC e favorecem a separação.
d) -272ºC, -271ºC, -270ºC -269ºC e não favorecem a separação.
6) Assinale a alternativa que só apresenta gases nobres.
a) Nitrogênio, oxigênio, argônio, hidrogênio, Hélio.
b) Oxigênio, hidrogênio, ozônio, cloro, butano.
c) Hélio, argônio, criptônio, xenônio, oxigênio.
d) Hélio, neônio, argônio, criptônio, xenônio.
e) Hidrogênio, acetileno, etileno, propano, radônio.
7) A composição correta do ar atmosférico seco, em proporção e as propriedades de seus constituintes a 1 atmosfera de pressão é de: Gás em volume % respectivamente:
a) Hélio (He) 78,08, Xenônio (Xe), Argônio (Ar) 0,934, Neônio (Ne) 0,001818, Hélio (He) 0,00052
b) Neônio (Ne) 78,08, Oxigênio (O2), Argônio (Ar) 0,934, Neônio (Ne) 0,001818, Hidrogênio (H) 0,00052
c) Nitrogênio (N2) 78,08, Oxigênio (O2), Argônio (Ar) 0,934, Neônio (Ne) 0,001818, Hélio (He) 0,00052
d) Argônio (Ar) 78,08, Oxigênio (O2), Argônio (Ar) 0,934, Neônio (Ne) 0,001818, Hélio (He) 0,00052
8) Observe as temperaturas de fusão e ebulição dos gases da tabela acima.
Você diria que o gás oxigênio na temperatura de -200 graus Celsius estaria no estado físico:
a) sólido porque ele se funde aos -219 graus Celsius negativos e -200ºC é temperatura abaixo da temperatura de fusão.
b) gasoso porque ele se funde aos -219ºC e -200ºC é temperatura acima de -183ºC.
c) líquido porque ocorreu a fusão aos -219ºC e como a -200ºC de temperatura é o espaço intermediário em que o oxigênio permanece no estado líquido até se gaseificar aos -183ºC.
d) gasoso porque ocorreu a ebulição aos -219ºC e como a -200ºC de temperatura é o espaço em que o oxigênio permanece no estado líquido até se gaseificar a partir de -183ºC em diante.
e) líquido porque aos -219ºC ocorre a fusão do oxigênio, a partir desse ponto até -183ºC ele permanece no mesmo estado. De -182ºC, -181ºC, -180ºC, -179ºC......em diante ele se solidifica.
8) Enem questão 48 - prova amarela 2015. Hipoxia ou mal das alturas consiste na diminuição de oxigênio (O2) no sangue arterial do organismo. Por essa razão, muitos atletas apresentam mal estar (dores de cabeça, tontura, falta de ar) ao praticarem atividade física em altitudes elevadas. Nessas condições, ocorrerá uma diminuição na concentração de hemoglobina oxigenada (HbO2) em equilíbrio no sangue, conforme a reação.
Hb(aq) + O2(aq) -----------> HbO2(aq)
A Alteração da concentração da hemoglobina oxigenada no sangue ocorre por causa do (a):
a) elevação da pressão arterial.
b) aumento da temperatura corporal.
c) redução da temperatura do ambiente.
d) queda da pressão parcial do oxigênio.
e) diminuição da quantidade de hemácias.
Bibliografia
Francisco Miragaia Peruzzo, Eduardo Leite Canto - Química na Abordagem do Cotidiano, vol.1. Química Geral e Inorgânica Ed Moderna 3ª edição, São Paulo 2003.
www.higieneocupacional.com.br/download/nitrogênio-aga.pdf.
Química na Abordagem do Cotidiano Tito & Canto, vol. 1, Ed. Moderna 2ª edição.São Paulo 2003.
www.oxigênio,com/gas_nitrogênio_industrial_gasoso
Você diria que o gás oxigênio na temperatura de -200 graus Celsius estaria no estado físico:
a) sólido porque ele se funde aos -219 graus Celsius negativos e -200ºC é temperatura abaixo da temperatura de fusão.
b) gasoso porque ele se funde aos -219ºC e -200ºC é temperatura acima de -183ºC.
c) líquido porque ocorreu a fusão aos -219ºC e como a -200ºC de temperatura é o espaço intermediário em que o oxigênio permanece no estado líquido até se gaseificar aos -183ºC.
d) gasoso porque ocorreu a ebulição aos -219ºC e como a -200ºC de temperatura é o espaço em que o oxigênio permanece no estado líquido até se gaseificar a partir de -183ºC em diante.
e) líquido porque aos -219ºC ocorre a fusão do oxigênio, a partir desse ponto até -183ºC ele permanece no mesmo estado. De -182ºC, -181ºC, -180ºC, -179ºC......em diante ele se solidifica.
8) Enem questão 48 - prova amarela 2015. Hipoxia ou mal das alturas consiste na diminuição de oxigênio (O2) no sangue arterial do organismo. Por essa razão, muitos atletas apresentam mal estar (dores de cabeça, tontura, falta de ar) ao praticarem atividade física em altitudes elevadas. Nessas condições, ocorrerá uma diminuição na concentração de hemoglobina oxigenada (HbO2) em equilíbrio no sangue, conforme a reação.
Hb(aq) + O2(aq) -----------> HbO2(aq)
A Alteração da concentração da hemoglobina oxigenada no sangue ocorre por causa do (a):
a) elevação da pressão arterial.
b) aumento da temperatura corporal.
c) redução da temperatura do ambiente.
d) queda da pressão parcial do oxigênio.
e) diminuição da quantidade de hemácias.
9) (Enem questão 51 prova amarela) Uma
pessoa abre sua geladeira, verifica o que há dentro e depois fecha a porta
dessa geladeira. Em seguida, ela tenta abrir a geladeira novamente, mas só
consegue fazer isso depois de exercer uma força mais intensa do que a habitual.
A dificuldade
extra para reabrir a geladeira ocorre porque (o) (a).
a a) volume
de ar dentro da geladeira diminuiu.
b) motor
da geladeira está funcionando com potência máxima.
c c) força
exercida pelo imã fixado na porta da geladeira aumenta.
d d) pressão
no interior da geladeira está abaixo da pressão externa.
e) temperatura
no interior da geladeira é inferior ao valor existente antes de ela ser aberta.
Bibliografia
Francisco Miragaia Peruzzo, Eduardo Leite Canto - Química na Abordagem do Cotidiano, vol.1. Química Geral e Inorgânica Ed Moderna 3ª edição, São Paulo 2003.
www.higieneocupacional.com.br/download/nitrogênio-aga.pdf.
Química na Abordagem do Cotidiano Tito & Canto, vol. 1, Ed. Moderna 2ª edição.São Paulo 2003.
www.oxigênio,com/gas_nitrogênio_industrial_gasoso
Ciências da Natureza e Suas Tecnologias- Química Caderno do Professor Ensino Médio - CENP, 3ªSérie 2012.
Ricardo Feltre - Química, Química Geral, Volume 1, 6ª Edição, Editora Moderna, São Paulo 2004.
João Usberco e Edgard Salvador. Química. Volume único, 5ª edição, Editora Saraiva, São Paulo 2002.
Ricardo Feltre - Química, Química Geral, Volume 1, 6ª Edição, Editora Moderna, São Paulo 2004.
João Usberco e Edgard Salvador. Química. Volume único, 5ª edição, Editora Saraiva, São Paulo 2002.
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