relatório de fq exp. difusÃo de gases
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UNIVERSIDADE ESTADUAL DA PARABA Licenciatura Plena em Qumica Centro de Cincia e Tecnologia Fsico-Qumica Experimental Professora Ana Paula Arajo Almeida
DIFUSO DE GASES
LEONARDO ARCANJO DE ANDRADE
Campina Grande PB 20121
SUMRIO
1 INTRODUO ................................................................................................ 3 2 MATERIAL E MTODO .................................................................................. 5 2.1 Materiais ................................................................................................... 5 2.2 Reagentes ................................................................................................. 5 2.3 Mtodo Experimental ................................................................................ 5 3 RESULTADOS E DISCUSSES .................................................................... 6 3.1 Reao Geral ............................................................................................ 6 3.2 Dados Experimentais ................................................................................ 6 3.3 Tabela de Velocidades .............................................................................. 7 3.4 Clculo do Erro Experimental ................................................................... 7 3.4.1 Valor Experimental.............................................................................. 8 3.4.2 Valor Terico ...................................................................................... 8 3.5 Representao Grfica ............................................................................. 8 4 CONSIDERAES FINAIS ............................................................................ 9 5 REFERNCIAS BIBLIOGRFICAS .............................................................. 10
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1 INTRODUO
Um
gs
definido
como
uma
substncia
que
se
expande
espontaneamente para preencher completamente o recipiente no qual est contido de maneira uniforme. Neste estado, as foras de atrao
intermoleculares so fracas devido s distncias entre essas molculas serem grandes de maneira que talvez elas nem se toquem durante a maior parte do tempo. Tais foras, por serem baixas, permitem uma movimentao mais rpida das molculas. Uma das mais importantes e interessantes propriedades fsicas dos gases a sua habilidade de preencher uniformemente todo o espao aonde confinado. Essa habilidade bastante perceptvel quando liberamos algum gs de odor caracterstico no ambiente, em frao de segundos possvel perceber o odor do gs em todo o ambiente. A esse processo dar-se o nome de difuso gasosa, devido o movimento desordenado das molculas no ambiente, estimulada tambm pelas correntes de ar. A difuso tambm acontece nas substncias no estado lquido e no estado slido. A difuso slida muito lenta, podendo levar at anos, j a difuso lquida acontece com mais rapidez. Outro processo fsico que ocorre com os gases a efuso gasosa, processo pelo qual um gs passa por um determinado orifcio, contudo, obedecendo s mesmas propriedades da difuso. O princpio que descreve satisfatoriamente o fenmeno de difuso gasosa chamado de Lei de Graham, elucidadas pelas equaes de Tomas Graham. A Lei de Graham diz que a velocidade de difuso ou de efuso de um gs atravs de outro inversamente proporcional raiz quadrada de sua densidade. Ou seja:
Eq. 1 (Lei de Graham)
Esta lei pode ser rearranjada em termos da massa molecular do gs analisado. Partindo da lei dos gases ideais, a uma dada presso e temperatura,
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a densidade e a massa molecular de um gs ideal so diretamente proporcionais, portanto:
[
(
)
]
Eq. 2
Como o nmero de mols n igual razo entre a massa m da amostra e a sua massa molecular M, por substituio, temos:
[
(
)
]
Eq. 3
Por meio desta,agora temos a seguinte expresso matemtica:
Sabendo que a densidade proporcional massa molecular do gs, pode-se dizer que a velocidade de difuso e de efuso de um gs inversamente proporcional sua massa molecular:
Por meio das relaes matemticas estabelecidas, conclui-se que, quanto maior a massa molecular de um gs, menor a sua velocidade de difuso e efuso, e para um sistema formado por dois gases propcios difuso, inversamente proporcional, ou seja:
Eq. 4
Por meio desta relao entre dois gases, submetidos ao processo de difuso, nas CNTP, alm de determinar a velocidade de difuso do gs,
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tambm podemos determinar sua densidade ou at mesmo sua massa molecular. Experimentalmente, podemos medir a velocidade de difuso de um gs, ao promover uma reao qumica entre dois gases, como por exemplo, a de um cido com uma base em um sistema fechado. Portando, objetivo deste relato experimental medir a velocidade de difuso dos gases HCl e NH3 a parti da reao de neutralizao do HCl com o NH4OH, tomando como referncia o anel de sal formado na reao no interior de um tubo fechado.
2 MATERIAL E MTODO
2.1 Materiais Tubo de vidro de 75 cm de comprimento por 2,0 cm de dimetro; Bancada suporte de madeira; Cronmetro; Rgua graduada; Rolhas; Algodo; Pina metlica;
2.2 Reagentes HCl (cido clordrico PA) NH4OH (hidrxido de amnio concentrado)
2.3 Mtodo Experimental Sobre a bancada foi montada toda a estrutura, inicialmente pegou-se o suporte de madeira e a ele foi colocado o tubo de vidro na horizontal e5
simetricamente. Em seguida, no interior de um exaustor foram embebidos dois chumaos de algodes, um chumao com cido clordrico e o outro com o hidrxido de amnio. Simultaneamente, cada chumao de algodo foi colocado em uma das extremidades do tubo e tampado com a rolha. Cronometrou-se. Aps a formao evidente de um anel branco de sal, resultante do encontro (reao) de neutralizao do cido com a base, a cronometragem foi interrompida e anotou-se o tempo. Esse processo foi repetido. Esquema abaixo:
3 RESULTADOS E DISCUSSES
3.1 Reao Geral( ) ( )
(
)
( )
3.2 Dados Experimentais QUADRO DE ANOTAO EXPERIMENTAL TEMPO PARA t1 = 156 s t2 = 136 s t = 146 s FORMAO DO ANEL DISTNCIA PERCORRIDA PELO GS NH3 DISTNCIA PERCORRIDA PELO d1 = 28 cm d2 = 32 cm dNH3 = 30 cm
d1 = 22 cm d2 = 18 cm
dHCl = 20 cm6
GS HCl
A partir dos dados obtidos obtemos as velocidades experimentais dos gases atravs da equao:
3.3 Tabela de Velocidades Utilizando a equao 4, obtemos a seguinte relao:
0,68]
Ao observar os valores obtidos, verificamos que eles se aproximam muito dos valores reais.
3.4 Clculo do Erro Experimental
Gases
Velocidade de difuso (cm. ) 31 22 8,3 5,2 13 20
Massa molar (g 2 4 28 71 36,5 17 )
Log. (v)
Log. (massa molar)
H2 He N2 Cl2 HCl NH3
1,4913 1,3424 0,9190 0,7160 1,1139 1,3010
0,3010 0,6020 1,4471 1,8512 1,5622 1,23047
3.4.1 Valor Experimental
3.4.2 Valor Terico
Erro =
(
)
3.5 Representao Grfica80 70 60 50 40 30 20 10 0 0 5 10 15 20-1
Cl2
VELOCIDADE DIFUSORA x MASSA MOLAR
g.mol
HCl N2 NH3 He25
-1
H230 35
cm.100s
Neste grfico, a curva obedece a Lei de Graham que confirma que quanto maior a massa de um gs, menor ser sua velocidade.
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2,0 1,8 1,6
log (v) x log (massa molar) Cl2 N2 HCl NH3
log (massa molar)
1,4 1,2 1,0 0,8 0,6 0,4 0,2 0,7 0,8 0,9 1,0
He H21,1 1,2 1,3 1,4 1,5 1,6
log. (velocidade difusora)
Da mesma forma neste segundo grfico, quanto maior o log da massa molar do gs, menor o log da velocidade difusora do mesmo, mostrando, mais uma vez a relao inversa de proporcionalidade entre os dois.
4 CONSIDERAES FINAIS A partir do presente experimento, pode-se obter a velocidade de difuso do gs cloreto de hidrognio bem como a velocidade difusora do gs amnia, chegando concluso de que a Lei de Graham se aplica perfeitamente aos gases, ou seja, quanto maior a massa molecular de um respectivo gs, menor ser sua velocidade, quando comparado a outro gs de menor massa molecular. Podemos assim concluir que a velocidade difusora de um gs inversamente proporcional a sua massa molecular. O mnimo erro experimental verificado pode ter ocorrido devido a problemas mecnicos no transporte do algodo embebido ou no fechamento com a rolha. O experimento atendeu as expectativas, visto que o erro foi relativamente pequeno, contudo, poderia haver uma melhor adequao da rola, demorando-se um pouco pra efetivar o selamento do tubo, podendo haver perca da soluo e o aparecimento de erros mais expressivos.
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5 REFERNCIAS BIBLIOGRFICAS BACCAN, N. et all. Qumica Analtica Quantitativa Elementar. 3 ed. 2 Reimp. Edgar Blucher: So Paulo, 2004.
BRADY, James E. - Humiston, Gerard E. (1996). Qumica Geral; vol. I, 2. Edio; Ed. Moderna Ltda., So Paulo; p.225 a 254.
Lei de graham de difuso e efuso, estimativa da densidade do dixido de carbono (CO2). Disponvel em acesso em 10/04/12 s 14h23min.
Difuso
e
Efuso
dos
Gases.
Disponvel
em acesso
< em
http://www.brasilescola.com/quimica/difusao-efusao-dos-gases.htm> 08/04/12 s 16h04min.
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