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ESTUDO DOS GASES
QUÍMICA GERAL I – PROF. FLORICÉA ARAÚJO
SEMESTRE 2013.2 – UFRB - BCET
INTRODUÇÃO
Onde encontramos gás?
INTRODUÇÃO
Onde encontramos gás? O universo é composto por 99% de gás
hidrogênio;
A atmosfera é composta por 78% de gás nitrogênio.
DEFINIÇÕES
“Os gases são substâncias fluidas que estão presentes em grande quantidade na natureza.” (Internet.)
“Substância que ocupa de maneira contínua todo o espaço em que está colocada, por maior ou menor que seja esse espaço” (Dicionário.)
“Toda matéria que se encontra numa temperatura acima do Ponto de Ebulição” (EM)
DEFINIÇÃO DE UM GÁS
“Um gás é um material fluido, com baixa viscosidade, capaz de ocupar todo o volume de um recipiente qualquer, exercendo uma pressão P, a uma dada temperatura T, podendo ser liquefeito à alteração dos dois últimos.”
Qual a diferença entre gás e vapor?
GÁS VAPOR
MECÂNICA DOS FLUIDOS
Tensão de cisalhamento é uma força de corte, que tende a deformar o material que sofre a tensão.
Viscosidade bastante relacionado com a tensão de corte, é a “aderência” interna de um fluido. Um fluido deforma mais se for menos viscoso e vice-versa.
PROPRIEDADES DOS GASES
Um gás ocupa todo o volume disponível em um recipiente, seja ele qualquer.
A energia cinéticadas moléculas ou átomosé maior neste estado doque no líquido/sólido.
PROPRIEDADES DOS GASES
Os gases são considerados fluidos; Fluidos são substâncias que não
suportam a tensão de cisalhamento. Alto teor de compressibilidade e de
elasticidade; Constante movimento desordenado e
ininterrupto; As partículas chocam-se elasticamente
entre si e nas paredes do recipiente.
PROPRIEDADES DOS GASES
“Se um gás ocupa todo o volume de um ‘recipiente’, porque a atmosfera ainda existe?”
VARIÁVEIS DE ESTADO
PRESSÃO (P) – Pascal/Atm/mmHg/bar
VOLUME (V) – m3/L TEMPERATURA (T) – K
Robert Boyle verificou (experimentalmente) o comportamento dos gases, em equilíbrio termodinâmico, a uma temperatura constante (isoterma)
P.V = k
VARIÁVEIS DE ESTADO
Charles verificou que um gás, a um dado volume constante V, tem pressão e temperatura atuando diretamente propor-cional.
P/T = k
VARIÁVEIS DE ESTADO
Charles também veri-ficou que um gás, atuando à pressão P constante, varia seu volume conforme a temperatura.
V/T = k
SUPERFÍCIE PVT
Lei combinada dos gases
=
Considerando que um gás possa sofrer alterações no volume, pressão e temperatura no mesmo processo.
Gases fluem de uma área de maior pressão para uma com menor.
DIAGRAMA DE FASES
Mapa que combina propriedades macro e microscópicas de um determinado material, considerando a pressão e temperatura.
Vapor pode ser liquefeito se +P ou –T;
Gás pode ser liquefeito se +P e –T.
DIAGRAMA DE FASES 2
AVOGADRO
“Volumes iguais de gases diferentes à mesma temperatura e pressão contêm o mesmo número de moléculas. – Amedeo
Avogadro”
LEI DOS GASES IDEAIS
DIFERENÇAS
Gás Ideal é um gás teórico, com todas as propriedades bem definidas, obedecendo perfeitamente à todas as leis;
Gás Perfeito é o mesmo que um gás ideal, já que ele comporta-se perfeitamente às leis;
Gás Real, como o nome diz, são os gases propriamente ditos, comportando-se cada um de maneira específica, mantendo a variabilidade. Tornando tudo mais complexo.
GÁS IDEAL
GÁS PERFEIT
OGÁS REAL
GASES REAIS
FATOR DE COMPRESSIBILIDADE (Z); EXPERIMENTO JOULE-THOMSON; PROPRIEDADES MICROSCÓPICAS; EQUAÇÃO DE VAN DER WAALS;
FATOR DE COMPRESSIBILIDADE
O fator de compressibilidade (Z) influencia na fórmula dos gases ideais.
Se PV=nRT, então PV/nRT = 1.Z = 1
EXPERIMENTO JOULE-THOMSON A energia interna (U) de um gás em
expansão adiabática. O gás expande, distância intermolecular
aumenta Choques e energia cinética diminuem; Gás se resfria.; Aumenta energia potencial;
Interações Interatômicas A energia potencial é alterada devido à
atração ou repulsão dos átomos entre si. A atração causa um
decréscimo na energia
potencial do gás, causan-
do uma maior estabilidade. A repulsão causa um
aumento na energia poten-
cial do gás, causando uma
menor estabilidade.
Interações Interatômicas Num gás ideal:
Percurso livre da molécula >> Distância entre elas A única contribuição para a energia total é
a energia cinética das moléculas. A potencial é desprezível.
CNTP/Condições-Ambientes
CNTP: Pressão – 1 atm (760 mmHg) / 0° C (273K)
Condições-Ambientes: Pressão 1 atm – 25 °C (298K)
LEI DE BOYLE (ALTERAÇÕES)
EQUAÇÃO DE VAN DER WAALS Verifica-se que quando comprimimos uma
mesma porção de gás, o nº de colisões aumentam; até que em pressões elevadas, o volume desse gás será afetado pelo volume do conjunto de moléculas. Aplicando uma correção para o volume:
Videal = Vobservado – b
‘b’ é o termo de correção específico para cada mol de gás.O volume se torna maior do que o ‘ideal’.
EQUAÇÃO DE VAN DER WAALS Comprimindo mais ainda a mesma porção de
gás, as moléculas são “forçadas” a se aproximar mais, exercendo algumas forças consideráveis de atração entre si que influem na força de choque das partículas contra a parede. Aplicando uma correção para a pressão:
Pideal = Pobservado + a/v2
‘a’ é o termo de correção para interação intermolecular de cada mol de gás.A pressão se torna menor que a “ideal”.
EQUAÇÃO DE VAN DER WAALS A equação de Van der Waals:
DENSIDADES DE UM GÁS
Densidade Absoluta:
Densidade Relativa de um gás A ao B:
EFUSÃO E DIFUSÃO
Difusão é o fenômeno em que duas ou mais substâncias gasosas se misturam espontaneamente entre si, segundo à diferença de temperatura.
Efusão é o processo de passagem de um gás por pequenos orifícios, por diferença de pressão.
EFUSÃO E DIFUSÃO
Um gás misturado ao outro reage? E se reage, produz precipitado?
MISTURAS DE GASES
Lei de Dalton (Pressões Parciais): Se partículas de dois gases não se atraem, nem se repelem, as colisões de cada um não é afetada pelo outro.
MISTURAS DE GASES
Fração molar e pressão parcial: Se a pressão total de um sistema é a soma das pressões parciais de cada gás da mistura, suas frações molares (Xn) serão consideradas.
PA = XA . P
Fontes:
ATKINS, P.W.; JONES, Loretta. Princípios de química: questionando a
vida moderna e o meio ambiente. 3.ed. Porto Alegre: Bookman, 2006. RUSSEL, J. B. (1994) .Química Geral, São Paulo, Editora Mc Graw-Hill do Brasil.
MARTHA REIS, FONSECA, Completamente Química: Físico-química. São Paulo: FTD, 2001
BROWN, Theodore; LEMAY, H. Eugene; BURSTEN, Bruce E. Química: a ciência central. 9 ed. Prentice-Hall, 2005
FELTRE, Ricardo. Fundamentos de Química: vol. único. 4ª.ed. São Paulo:
Moderna, 2005. PERUZZO. F.M.; CANTO. E.L., Química na abordagem do cotidiano,
volume 1, 4ª edição, ed moderna, São Paulo, 2006
USBERCO, João; Salvador, Edgard. Química Geral. 12ª.ed. São Paulo: Saraiva, 2006. 480 p. YOUNGH;
INTERNET