Gases III - Cálculo Das Misturas Gasosas

Gases III
             
Cálculo Das Misturas Gasosas

Uma mistura gasosa é a mistura de vários gases perfeitos que não reagem entre si. Por exemplo: 

Gás nitrogênio (N2) 78,08 %, +  oxigênio (O2) 20,95 %,  +  argônio (Ar) 0,934 %,  +  neônio (Ne) 0,0018 %,  +  hélio (He) 0,0005 %,  +  hidrogênio (H) 0,00005 %. 

Todos esses gases formam o ar que respiramos que se comporta como um único gás.

Frações Molares

Frações molares aplicadas aos gases, é cada um dos gases que compõem a mistura. Se o gás é uma mistura de vários gases como citado acima, cada um desses gases se comporta como uma fração da mistura.

Para o cálculo das frações molares, deve-se calcular o número de mols de cada fração de gás ou n... da mistura citada acima. No caso dos gases do ar atmosférico consideramos apenas os três primeiros gases que estão em maior proporção na atmosfera terrestre.

n  =  n 1 + n 2 + n 3 ... da mistura é a soma dos três gases principais da atmosfera terrestre que será igual a 100 % ou igual a 100 gramas que será igualmente a três mols.

Cálculo da Pressão Total de Uma Mistura Gasosa
          
A pressão total de uma mistura é a somatória das pressões parciais dos gases componentes da mistura.

Veja um exemplo bem claro.

1) Num recipiente próprio de 67,5 litros de volume (V) a 273 K (T) temos 44 gramas de CO2, (gás carbônico), 64 gramas de SO2 (dióxido de enxofre) e 34 g de H2S (gás sulfídrico). Pede-se para calcular a pressão total da mistura.

1º soma-se os volumes parciais da mistura.

Usamos a equação:

Calculamos M:

Encontramos a pressão total.

             

Cálculo Das Frações Molares

Cada gás da mistura é uma fração molar.

A soma das frações molares é sempre igual a 1

Calculo Das Pressões Parciais De Uma Mistura em CN

          
Tomando como exemplo os mesmos três gases anterior.

Para CO2   

Para SO2 

Para o H2S

          

Cálculo da Pressão total.

    

Texto em construção.

         

Gases II

  

Equação Geral Dos Gases

General Gases Equation

 Volume Molar Dos Gases
          

1 mol de qualquer gás tem sempre 6,02 x 1023 moléculas.

Vejamos exemplos:

1 mol de gás hidrogênio (H2)    =    2,0 g = 6,02 x 1023 moléculas.

1 mol de gás oxigênio    (O2)    =  32,0 g = 6,02 x 1023 moléculas.

1 mol de gás nitrogênio  (N2)    =  28,0 g = 6,02 x 1023 moléculas.

1 mol de gás carbônico  (CO2)  =  44,0 g = 6,02 x 1023 moléculas.

1 mol de gás cloro          (Cl2)    =  71,0 g = 6,02 x 1023 moléculas.

1 mol de gás acetileno   (C2H2) =  26,0 g = 6,02 x 1023 moléculas.

1 mol de gás butano      (C4H8)  =  56,0 g = 6,02 x 1023 moléculas.

1 mol de gás metano     (CH4)   =  16,0 g = 6,02 x 1023 moléculas.

O volume molar dos gases em CNTP.

             

CNTP = condições normais de temperatura e pressão.

           

CN - Pressão = 1 atm = 760 mmHg.

CN - Temperatura = 273 K = zero grau Celsius.

1 mol de qualquer gás = 22,5 L em CNTP.

A massa de 1 mol de qualquer gás ocupa o mesmo volume na mesma pressão e temperatura.

1 mol de gás hidrogênio (H2)     =    2,0 g = 6,02 x 1023 moléculas = 22,5 L.

1 mol de gás oxigênio    (O2)     =  32,0 g = 6,02 x 1023 moléculas = 22,5 L.

1 mol de gás nitrogênio  (N2)     =  28,0 g = 6,02 x 1023 moléculas = 22,5 L.

1 mol de gás carbônico  (CO2)  =  44,0 g = 6,02 x 1023 moléculas = 22,5 L.

1 mol de gás carbônico  (Cl2)    =  71,0 g = 6,02 x 1023 moléculas = 22,5 L.

1 mol de gás acetileno   (C2H2) =  26,0 g = 6,02 x 1023 moléculas = 22,5 L.

1 mol de gás butano      (C4H8)  =  56,0 g = 6,02 x 1023 moléculas = 22,5 L.

1 mol de gás metano     (CH4)   =  16,0 g = 6,02 x 1023 moléculas = 22,5 L.

                
Número de Mol dos Gases

    

Para calcularmos o número de mol dos gases podemos utilizar a expressão:

             

1) Qual é o volume de 120 gramas de SO3 (anidrido sulfúrico) em CN?

Calculamos a massa do SO3 .  

Para calcularmos o número de mol utilizamos a fórmula:

Ou calculamos pela regra de três.

O volume de anidrido sulfúrico será:

2) Qual é o número de mol e o  volume de 80 gramas de gás oxigênio (O2) em condições normais?

           

Podemos calcular o número de mol pela regra de três.

Calculando o volume.

3) O Brasil possui 4 unidades de produção de amônia. No Nordeste em Laranjeiras-SE, Camaçari - Ba, Cubatão - SP e Araucária - Pr, com uma produção anual de aproximadamente 412.500 toneladas de amônia, que na maior parte é utilizada na produção de fertilizantes. Essa amônia total produzida em mol e litros seria de:

a)  2250 x 109 moL e 22,50 x 109 L

b)  545,96 x 109 moL e 24,50 x 109 L

c)  24,3 x 109 moL e 545,96 x 109 L

d)  24,3 x 1010 moL e 545,96 x 1012 L

Resolução.

Volume Molar Dos Gases
        
Para calcularmos o volume molar dos gases, podemos utilizar a seguinte expressão:

Vejamos exemplo:

3) Calcular o volume ocupado por 220 g de CO2 em CN (Condições normais).

Equação Geral dos Gases
                 

A equação geral dos gases é dada pela expressão: 
                 

T = temperatura do gás.

V = volume do gás.

P = pressão do gás.

Po = pressão normal em atmosferas (1 atm) ou milímetros de mercúrio (760 mmHg).

Vo = volume normal em litros (22,5 L).

To = temperatura normal em Kelvin (273).

4) Qual é o volume molar de um gás qualquer a 680 mmHg e 30 ºC?

Utilizamos a equação geral dos gases.

5) O gás nitrogênio (N2) é vendido no estado líquido comercialmente em embalagens de vários volumes. 40 litros desse gás foram medidos a 25 ºC e 730 mmHg de pressão. Posteriormente elevou-se a temperatura para 65 ºC e a pressão baixou para 650 mmHg. Pergunta-se: qual o volume do gás agora?

Usamos a equação geral dos gases.

Equação de Clapeyron      

                   
A equação de Clapeyron é dada pela expressão:
    

P = pressão do gás.
V = volume do gás.
n = número de mols do gás.
m = massa do gás em gramas.
M = mol do gás.
R = constante universal dos gases perfeitos.
T = temperatura do gás em Kelvin.          
Valores Diferentes de “R”.  

"R" é uma constante utilizada nos cálculos da equação de Clapeyron.

Valor de R para a pressão em atmosferas e volume em litro, para um mol de qualquer gás.

          

Valor de R para pressão em mmHg e volume em litros, para um mol de qualquer gás.

Valor de R para pressão em mmHg e volume em mililitro ou mL para um mol de qualquer gás.

Tendo conhecimento dos valores de R podemos, passar para a utilização da equação de Clapeyron.

Exercícios

6) As principais fontes de gás metano (CH4) é a geológica ou de campos no subsolo e em fontes submarinas sob o leito no fundo do mar, ou sob geleiras glaciares. Com relação a esse gás, pergunta-se: qual é o volume de 180 gramas do gás metano á pressão de 1,5 atmosferas e temperatura de 27ºC? 

Exercícios Simplificados

1) Qual é o volume de 180 gramas de SO3 (anidrido sulfúrico) em CN?

2) Qual é o número de mol e o  volume de 110 gramas de gás oxigênio (O2) em condições normais?

3) O Brasil possui 4 unidades de produção de amônia. No Nordeste em laranjeiras-SE, Camaçari - Ba, Cubatão - SP e Araucária - Pr, com uma produção anual de aproximadamente 5000.000 toneladas de amônia, que na maior parte é utilizada na produção de fertilizantes. Essa amônia total produzida em mol e em litros seria de:

4) Qual é o volume molar de um gás qualquer a 780 mmHg e 28 ºC?

5) O gás nitrogênio (N2) é vendido no estado líquido comercialmente em embalagens de vários volumes. 50 litros desse gás foram medidos a 25 ºC e 730 mmHg de pressão. Posteriormente elevou-se a temperatura para 75 ºC e a pressão baixou para 600 mmHg. Pergunta-se: qual o volume do gás agora?

6) As principais fontes de gás metano (CH4) é a geológica ou de campos no subsolo e em fontes submarinas sob o leito no fundo do mar, ou sob geleiras glaciares. Com relação a esse gás, pergunta-se: qual é o volume de 280 gramas do gás metano á pressão de 1,5 atmosferas e temperatura de 30ºC?