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8/18/2019 Gases Cap10 http://slidepdf.com/reader/full/gases-cap10 1/19 02/03/20 Capítulo 10 © 2005 by Pearson Education Capítulo 10 Gases QUÍMICA A Ciência Central 9ª Edição David P. White Esses slides destinam-se exclusivamente a servir como guia de estudo. Figuras e tabelas de outras fontes foram reproduzidas estritamente com finalidade didática. Capítulo 10 © 2005 by Pearson Education ESTADOS AGREGADOS DA MATÉRIA Gases, líquidos e sólidos: diferentes graus de empacotamentos Capítulo 10 © 2005 by Pearson Education ESTADOS AGREGADOS DA MATÉRIA Gases, líquidos e sólidos: diferentes forças intermoleculares Esses slides destinam-se exclusivamente a servir como guia de estudo. Figuras e tabelas de outras fontes foram reproduzidas estritamente com finalidade didática. Capítulo 10 © 2005 by Pearson Education Razões para se Estudar os Gases 1ª - Alguns elementos e compostos comuns existem no estado gasoso, nas condições padrões de temperatura e pressão. Além disso, outros podem ser vaporizados e as propriedades destes vapores são importantes. 2ª - Os gases são os mais simples quando a investigação é feita a nível molecular. Movimento caótico das moléculas, que estão em alta velocidade; Moléculas muito pequenas, se comparadas com a distância entre elas; Há colisões elásticas das moléculas entre si e com as paredes do recipiente.

Gases Cap10

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Capítulo 10

Gases

QUÍMICAA Ciência Central9ª Edição

David P. WhiteEsses slides destinam-se exclusivamente a servir como guia de estudo. Figuras e tabelas deoutras fontes foram reproduzidas estritamente com finalidade didática. Capítulo 10© 2005 by Pearson Education

ESTADOS AGREGADOS DA MATÉRIA

• Gases, líquidos e sólidos: diferentes graus deempacotamentos

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ESTADOS AGREGADOS DA MATÉRIA

• Gases, líquidos e sólidos: diferentes forças intermoleculares

Esses slides destinam-se exclusivamente a servir como guia de estudo. Figuras e tabelas deoutras fontes foram reproduzidas estritamente com finalidade didática. Capítulo 10© 2005 by Pearson Education

Razões para se Estudar os Gases

• 1ª - Alguns elementos e compostos comuns existem no estadogasoso, nas condições padrões de temperatura e pressão.Além disso, outros podem ser vaporizados e as propriedadesdestes vapores são importantes.

• 2ª - Os gases são os mais simples quando a investigação é feita anível molecular.

Movimento caótico das moléculas, que estão em altavelocidade;• Moléculas muito pequenas, se comparadas com a distância

entre elas;• Há colisões elásticas das moléculas entre si e com as

paredes do recipiente.

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Alguns elementos que existem comogases a 25 oC e 1 atm

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Algumas substâncias que existemcomo gases a 25 oC e 1 atm

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Alguns compostos gasososcomuns à temperatura ambiente

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• Os gases são altamente compr essíveis e ocupam o volume total deseus recipientes.

• Os gases assumem o volume e a for ma do recipiente .• Os gases tem densidade muito mais baixa do que líquido e sólido• Quando um gás é submetido àpr essão , seu volume diminui .• Os gases sempre formam mistur as homogêneas com outros gases.•

Os gases ocupam somente cerca de 0,1% do volume de seusrecipientes.

Características dos gases

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I N T R O D U Ç Ã OGases Ideais ou Gases Perfeitos respeitam as seguintescondições:• O gás é constituído por um número muito grande de moléculas em movimentodesordenado descrito pelas leis de Newton (1ªLei : Inércia, 2ªLei : Princípio dadinâmica e 3ªLei : Princípio da ação e reação).• O volume próprio das moléculas é desprezível frente ao volume do recipiente.• As forças intermoleculares são desprezíveis, exceto nas colisões mútuas e comas paredes do recipiente.• As colisões são elásticas e de duração desprezível.

Comportamento dos GasesOs gases reais que normalmente conhecemos como, por exemplo, o He, o N 2 e oO2, apresentam características moleculares diferentes e particulares de cada um. No entanto, se todos forem colocados a altas temperaturas e baixas pressões ,eles passam a apresentar comportamentosmuito semelhantes .

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I N T R O D U Ç Ã O

Gás Perfeito

No estudo dos gases adota-se um modelo teóri co , simples e que na prática não existe, com comportamento aproximado ao dos gases reais . Essa apr oximação écada vez melhor quanto menor for a pressão e maior a temperatur a . Esse model o de gás é denominadode gás perf eito ou gás ideal .

Os gases perfeitos obedecem a quatro Leis bastante simples: Lei deB oyle , L ei de Charles, L ei de Gay-Lussac e a Lei de Avogadro .Essas Leis são formuladas segundo o comportamento de quatrograndezas que descrevem as propriedades dos gases: volume ,pr essão , temperatura absoluta e quantidade de matéria.

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Pressão- Qualquer objeto (corpo) sofre força atrativa que é levado emdireção ao centro da terra.- As partículas na atmosfera também sofrem aceleraçãogravitacional. Porém, por ter massas bastante reduzidas, suasenergias térmicas de movimento superam as forçasgravitacionais. Isso faz com que a atmosfera não se acu mule na superfície da terra.- No entanto, a gravidade age, e fazcom que a atmosfera como um todo pressione a superfície, criando uma pr essão atmosfér ica .

Nível do mar 1 atm

0,5 atm6,4 Km

0,2 atm16 Km

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Capítulo 10© 2005 by Pearson Education Nível do mar 1 atm

0,5 atm6,4 Km

0,2 atm16 Km

• A pressão é a força atuando em um objeto por unidade de área:

• A gravidade exerce uma força sobre a atmosfera terrestre• Uma coluna de ar de 1 m2 de seção transversal exerce uma força de

105 N.

• A pressão de uma coluna de ar de 1 m2 é de 100 kPa.

A F

P

Pressão

N x smkg x smkg ma F 5252 101/.101)/8,9)(000.10(

bar kPa x Pa xm

N x A F

P 11011011101 25

2

5

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A pressão atmosférica e o barômetro• Unidades SI: 1 N = 1 kg m/s2; 1 Pa = 1 N/m2.• A pressão atmosférica é medida com um barômetro.• Se um tubo é inserido em um recipiente de mercúrio aberto à atmosfera,

o mercúrio subirá 760 mm no tubo.• A pressão atmosf érica padr ão é a pressão necessária para suportar 760

mm de Hg em uma coluna.

Pressão

• Unidades:• 1 atm = 760 mmHg 1 bar = 0,9869 atm• 760 mmHg = 760 torr • 760 torr = 1,01325 105 Pa = 101,325 kPa = 1,01325 bar • A pressão atm osféri ca real em qualquer local

depende das condi ções do tempo e da alti tude .Capítulo 10© 2005 by Pearson Education

PressãoA pressão atmosférica e o barômetro

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Pressão

A pressão atmosférica e omanômetro

• As pressões de gases não abertos para aatmosfera são medidas em manômetros.

• Um manômetro consiste de um bulbo degás preso a um tubo em forma de U

contendo Hg: – Se P gás < P atm então P gás = P atm - P h2 – Se P gás > P atm então P gás = P atm + P h2

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Volume

O volume de qualquer substância é o espaço ocupado por estasubstância. No caso dos gases, o volume de uma dada amostra éigual ao volume do recipiente que a contém.

As unidades usuais de volume são:

litro (L), mililitro (mL),

metro cúbico (m³) [S.I.],

decímetro cúbico (dm³) e,

centímetro cúbico (cm³).

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TemperaturaO conceito de temperatura provém de observações que mostramser possível uma alteração do estado físico de uma amostra.

A temperatura T , é uma propr iedade q ue indica o grau de agitação das m oléculas prov eniente do fluxo de energia através de uma parederígida e termicamente condutora. Se a energia passa de A para Bquando dois corpos (A e B) estão em con tato , dizemos que atemperatura de A é mais elevado do qu e a de B .

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TemperaturaÉ conveniente fazer a distinção entre dois t ipos de f ron tei ras que podemseparar dois corpos :

- Diatérmica: quando há condução de calor. Se uma mudança de estado éobservada quando dois corpos com temperaturas diferentes são postos emcontato.

- Adiabática: quando NÃO há condução de calor. Se não há nenhuma mudançade estado, mesmo que os dois corpos tenham temperaturas diferentes. Umagarrafa térmica é uma aproximação de um recipiente adiabático.

O equilíbrio térmico é atingido quando não o co rre qualquer mudan ça de es tado entre dois corpos A e B em contato através de uma pa red e d iatérmi ca .

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Temperatura

Imaginemos que um corpo A (por exemplo, um bloco de ferro) esteja emequilíbrio térmico com um corpoB (um bloco decobre) e que B esteja emequilíbrio térmico com um corpoC (um vaso com água).

Verifica-se experimentalmente que A e C também estão em equilíbriotérmico quando eles são postos em contato. Essa observação é resumidapela LEI ZERO DA TERMODINÂMICA:

“Se A está em equilíbrio térmico com B e se B está em equilíbrio térmicocom C , então C também está em equilíbrio térmico com A”

Esta Lei é a base do conceito de temperatura e justifica o uso determômetros como instrumentos de medida da temperatura.

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Temperatura

Em resumo: Temperatura é a medida do grau médio de agitaçãotérmica das partículas (moléculas) que constituem uma substância.

No e s tudo dos gases , é utilizada a escala absoluta ou kelvin (K) e, no Bras i l , a escala usual éa Cel si us ( ° C) .

Portanto, para transformar graus Celsius (representada apenaspor: t) em kelvin, temos:

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Relação pressão-volume: lei de Boyle• Os (*)balões de previ são de tempo são usados como uma consequência

prática para a relação entr e a pr essão e o vol um e de um gás.• Quando o bal ão de previsão de tempo sobe , ele seexpande .• Quando o balão de previsão de tempo se distancia da superfície

terrestre, a pr essão atmosférica di minu i .• A Lei de Boyle: o volume de uma quan tidade f ixa de gás mantido à

temperatur a constante é inversamente proporcional à sua pressão.• Boyle usou um manômetro para executar o experimento.

As leis dos gases

(*) Balão meteorológico é um simples balão de borracha, inflado com gás H2 ouHe, que transporta uma sonda o qual mede a pressão atmosférica, a temperatura e

a umidade relativa do ar, em altitude, caracterizando um processo chamadoradiossondagem.Capítulo 10© 2005 by Pearson Education

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Relação pressão-volume: Lei de Boyle• Matematicamente:

• O valor da constante depende da temperatura e da quantidade de gás na amostra.

• Um gráfico de V versus P é um hiperbolóide.• Da mesma forma, um gráfico de V versus 1/P deve ser uma linha

reta passando pela origem (relação linear).

As leis dos gases

Temperatura constanteQuantidade de gás fixa

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Relação pressão-volume: Lei de Boyle

As leis dos gases

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Relação pressão-volume: Lei de Boyle

As leis dos gases

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Relação pressão-volume: Lei de Boyle

As leis dos gases

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Relação temperatura-volume: Lei de Charles• Sabemos que balões de ar quente expandem quando são aquecidos.• A Lei de Charles: o volume de uma quanti dade fi xa de gás à

pressão constante aumenta com o aumento da temperatura.• Matematicamente:

As leis dos gases

Quando T aumenta Volume aumenta

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As leis dos gases

Relação temperatura-volume: Lei de Charles

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OBS: Supõe-se que o gás tenha volume zero na temperatura de-273 oC. Porém, essa condição nunca é possível, pois todos osgases se liquefazem ou se solidificam antes de atingir essa

temperatura.

As leis dos gases

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Relação temperatura-volume: Lei de Charles

• Um gráfico de V versus T é uma linha reta.• Quando T é medida em C, a intercepção no eixo da temperatura é

-273,15 C.• Definimos o zero absoluto, 0 K = -273,15 C.• Observe que o valor da constante reflete as suposições: quantidade

de gás e pressão.

As leis dos gases

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Relação Pressão-temperatura: Lei de Charles / Gay-Lussac

As leis dos gases

A volume constante, a press ão exercida por umadeterminada massa fixa de gás é diretamentepropor cional àtemperatura absoluta .

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Relação Pressão-temperatura: Lei de Charles / Gay-Lussac

As leis dos gases

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Relação quantidade-volume: Lei de Avogadro• A lei de Gay-Lussac de volumes combinados: a uma determinada

temperatu ra e pr essão , os volumes dos gases que reagem entre siestão na proporção dos menores números inteiros.

As leis dos gases

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Relação quantidade-volume: Lei de Avogadro• Três anos depois Amadeo Avogadro interpretou a observação de

Gay-Lussac o que é atualmente conhecido como:• Hipótese de Avogadro: volumes iguais de gases à mesma

temperatura e pressão con terão o mesmo número de mol écul as .• A lei de Avogadro: o volume de gás a uma dada temperatura e

pressão é dir etamente proporcional àquanti dade de matéri a do gás .

As leis dos gases

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Relação quantidade-volume: Lei de Avogadro

• Matematicamente:

• Experimentalmente pode-se mostrar que:• nas CNTP 1 mol de um gás ideal ocupa 22,41 L e contém 6,02 1023 moléculas.• Nas CPTP 1 mol de gás ideal ocupa 22,71 L e contém 6,02 x 1023 moléculas.

As leis dos gases

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Relação quantidade-volume: Lei de Avogadro

As leis dos gases

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• Considere as três leis dos gases.

• Podemos combiná-las em umalei geral dos gases:

• Lei de Boyle:

• Lei de Charles:• Lei de Avogadro:

A equação do gás ideal

T)

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• Se R é a constante de proporcionalidade (chamada de constantedos gases), então

• A equação do gás ideal (Eq. de Clapeyron ou Eq. de Estado deum gás) é:

• R = 0,08206 L atm mol-1 K -1 = 8,314 J mol-1 K -1

• OBS: Essa equação, PV = nRT, não explicita para qual gás seaplica. Ou seja, supõe-se que todos os gases se comportam

exatamente do mesmo modo!!!!

A equação do gás ideal

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A constante R (constante universal dos gases)pode assumir vários valores dentre os quaisse destacam:

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Lei dos gases

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• Definimos CNTP (Condições Normais de Temperatura e Pressão)= 0 C (273,15 K), 1 atm.

• O volume de 1 mol de gás na CNTP é:

• E para CPTP qual seria o volume para 1 mol de gás???

A equação do gás ideal

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Relacionando a equação do gás ideale as leis dos gases

• Se PV = nRT e n e T são constantes, então PV = constante e temosa Lei de Boyle.

• Outras leis podem ser criadas de modo similar.• Em geral, se temos um gás sob dois grupos de condi ções , então:

• OBS: Um gás ideal (não exi ste! ) é aquele cujo vol ume das mol écul as éconsiderado despr esível em comparação com o volume ocupado pelo gáse onde não exi stem for ças de atr ação e/ou repulsão entre as moléculas.

22

22

11

11T nV P

T nV P

A equação do gás ideal

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Aplicações adicionais daequação do gás ideal

A densidade de um gás pode ser abordada por doisâmbitos distintos:Densidade absoluta: sendo uma relação entre massa e ovolume ocupado por um gás em determinadas condições detemperatura e pressão:

Densidade relativa: sendo encontrada através da relação(quociente) en t re a s d en s i da de s a bs o lu t as d e d o is gases , medidas nas mesmas condições de temperatura epressão. Indicando quantas vezes um gás é mais denso, oumenos denso, que outro gás.

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OBS: O comportamento de gases reais se aproxima docomportamento ideal quando a pressão não for mu ito alta equando a temperatura não for muito baixa (em ambos casos,aproximaria as moléculas, aumentando as forças interativas ).

Densidades de gases e massa molar • A densidade tem unidades de massa por unidades de volume.•

Reajustando a equação ideal dos gases comM como massa molar,teremos:

Aplicações adicionais daequação do gás ideal

RT

P d

V

n

RT

P

V

n

nRT PV

MM

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Densidades de gases e massa molar • A massa molar de um gás pode ser determinada como se segue:

Volumes de gases em reações químicas• A equação ideal dos gases relaciona P , V e T ao (n) número de

mols do gás.• O n pode então ser usado em cálculos estequiométricos.• Exercício:• Sabe-se que a azida de sódio ou azoteto de sódio, NaN3, é usada para inflar os air bags

automobilísticos. Então, calcule a quantidade de azida em gramas que deve ser usado para gerar

sódio metálico e 45,5 L de nitrogênio a 829 mmHg na temperatura de 22 o

C.

P dRT M

A equação do gás ideal

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• Uma vez que as moléculas de gás estão tão separadas, podemossupor que elas comportam-se independentemente.

• A Lei de Dalton: em uma mistura gasosa, a pressão total é dada pela soma das pressões parciais de cada componente:

• Cada gás obedece à equação ideal dos gases:

• OBS: Perto das con dições nor mai s de temperatu ra e pr essão , os gases reais seaproxi mam do gás ideal dentro de uma faixa de erro normalmente bem menor do que 5%, e podendo aplicar esta equação sem cometer gr aveserr os .

321total P P P P

,...3,2,1:

iondeV

RT n P ii

Mistura de gases epressões parciais

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• Combinando as equações:

Pressões parciais e fraçõesem quantidade de matéria

Considere ni a quantidade de matéria de gás i exercendo uma pressão parcial P i, então:

onde i é a fração em quantidade de matéria (n i /n t ).

V

RT nnn P 321total

total P P ii

Mistura de gases epressões parciais

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Coletando gases sobre a água• É comum sintetizar gases e coletá-los através do deslocamento de um

volume de água.• Para calcular a quantidade de gás produzido, precisamos fazer a correção

para a pressão parcial de vapor da água. Logo, Pt = Pgás + PH2O

Mistura de gases epressões parciais

2KClO3(s) 2KCl(s) + 3O2(g)

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Teoria cinética molecular A equação do gás ideal descreve como os gases secomportam, porém não expl ica por que eles se comportam dedeterminada maneira, a exemplo:• Expansão quando aquecido a pressão constante!• Compressão a temperatura constante!

Para entender as pr opriedades físicas dos gases , precisamosde um modelo que nos ajude a imaginar o que acontece às par tículas de gás à proporção que as condições como pressão e temperatur a variem .Tal modelo é conhecido como TEORIA CINÉTICAMOLECULAR.

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• Teoria desenvolvida para expli car o comportamento dos gases .• Teoria de molécul as em movi mento e resumidas pelas seguintes

suposições e afirmações: – Os gases consistem de um grande número de moléculas em

movimento aleatório constante. – O volume de moléculas individuais édesprezível comparado ao

volume do recipiente . – As forças i ntermol eculares (forças entre partículas de gases)

são insign if ican tes . – A energia pode ser transferida entre as partículas, mas a energia

cinéti ca total é constante à temperatura constante. – A energia cinéti ca média das moléculas é proporcional à

temperatura .

Teoria cinética molecular

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• A teori a ci néti ca molecul ar nos fornece um entendimento sobre a pressão e a temperatu ras no nível molecular .

• A pr essão de um gás resulta do número de colisões por unidade de tempo nas paredes do recipiente .

• A ordem de grandeza da pressão é dada pela frequência e pelafor ça da col isão das moléculas .

• Cada molécula tem uma energia diferente.• As moléculas de gás têm uma energia cinética média.

Teoria cinética molecular

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• Há uma propagação de energias individuais de moléculas de gásem qualquer amostra de gases.

• À medida que a temperatura aumenta, a energia cinética média dasmoléculas de gás aumenta.

Teoria cinética molecular

À altas temperaturas umafração de partículas move-se a altas velocidades

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• À medida que a energia cin éti ca aumenta , a velocidade das moléculas do gás aumenta .

• A veloci dade média quadráti ca , u, é a velocidade de uma mol écu la do gás que tem energi a cinéti ca médi a .

• A energia cinéti ca média , , está relacionada à velocidade quadráti ca médi a :

221 mu

Teoria cinética molecular

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Aplicação das leis de gases• À medida que o volume aumenta à temperatura constante, a

energia cinética média do gás permanece inal terada .Consequentemente, u écon stan te .

• Entretanto, se o volume aumenta as moléculas do gás vi ajam por uma distância maior para atingirem as colisões entre elas e as paredes do recipiente. Portanto, a pressão dimi nu i .

• Se a temperatur a aumenta com volume constante, a energia cinética média das moléculas do gás aumenta. Consequentemente,há mais colisões com as paredes do recipiente e a pressão aumenta .

Teoria cinética molecular

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Efusão e difusão molecular • À medida que a energia cinética aumenta, a velocidade das

moléculas do gás aumenta.• Aener gi a ci néti ca médi a de um gás está relacionada à sua massa :

Considere dois gases à mesma temperatura: o gás mais leve temuma vqm mais alta do que o gás mais pesado.• Matematicamente:

221 mu

M RT

u 3

Teoria cinética molecular

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Efusão e difusão molecular • Quanto menor a massa molar,M , mais alta a vqm (u ).

Teoria cinética molecular

M RT

u 3

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Teoria Cinética Molecular Lei da efusão de Graham

• À medida que a energia cinéticaaumenta, a velocidade das moléculasdo gás aumenta.

• A efusão é a evasão de um gás atravésde uma passagem pequena (um balãoesvaziará com o tempo devido àefusão). Processo relacionado com a passagem de um gás através de pequenos orifícios.

• A velocidade da efusão pode ser medida.

Alvéolos: o oxigênio passa do ar para osangue e o gás carbônico do sangue para o ar

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Teoria cinética molecular

M RT

u 3

Esses slides destinam-se exclusivamente a servir como guia de estudo. Figuras e tabelas deoutras fontes foram reproduzidas estritamente com finalidade didática.

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Lei da efusão de Graham• Considere dois gases com massas molaresM 1 e M 2, a velocidade

ou taxa relativa de efusão é dada por:

As moléculas escapam de seu recipiente para um espaço evacuadoapenas quando encontram uma passagem através de uma pequenaabertura.

• Consequentemente, quanto mais alta for a vqm , maior será a probabil idade de uma mol écul a degás passar por esse orif ício .

1

2

2

1

2

1

2

13

3

MM

M

M RT

RT

uu

r r

Teoria cinética molecular

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Difusão e caminho médio livre• A difusão de um gás é a sua pr opagação pelo espaço . Processo

relacionado com a mistura de um gás com outros gases resultando emsoluções homogêneas.

• A difusão é mais rápida para as moléculas de gás leves.• A difusão é significativamente mais lenta do que a vqm (considere

alguém abrindo um frasco de perfume: passa algum tempo antes que o

odor possa ser sentido, mas a vqm a 25

C é de cerca de 515 m/s).• A difusão tem sua velocidade reduzida pelas colisões entre as moléculasde gás.

Teoria cinética molecular

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Difusão e caminho médio livre• A distância média de uma molécula de gás entre as colisões é

denominado caminho médio livre.• No nível do mar, o caminho médio livre é aproximadamente 6

10-6 cm.

Teoria cinética molecular

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Gases reais: desvios doComportamento idealGases reais não seguem exatamente as mesmas Leis impostasaos Gases Perfeitos ou Ideais . Geralmente os desv ios sãoparticularmente importantes nas pressões elevadas e nastemperaturas baixas , especialmente quando o gás está a pontode se condensar num líquido.

Os gases reais exibem desviosem relação à Lei dos GasesPerfeitos em virtude dasinterações moleculares. Asforças repulsivas entre asmoléculas c o n t ri b u em p a ra a ex pa ns ão , e as fo rças atrativas para a c om press ão .

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Gases reais: desvios doComportamento ideal

Em pressões baixas , quando a amostra do gás ocupa um volumegrande, as moléculas estão, na maior parte do tempo, tão afastadasumas das outras, que as forças intermoleculares não exercemnenhum papel significativo. Dessa forma, o gás comporta-se comoperfeito .

Em pressões moderadas , quando a distância média de separaçãoentre as moléculas é de somente alguns poucos diâmetros moleculares,as forças atrativas domin am as forças repulsivas . Neste caso,

espera-se que o gás seja mais compressível que um gás perfeito, poisas forças contribuem para a aproximação das moléculas .

Em pressões elevadas , quando as moléculas estão, em média, muitopróximas umas das outras, as forças repulsivas dominam , e espera-se que o gás seja menos compressível que um gás perfeito, pois,agora, as forças ajudam as moléculas a se separarem .

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Gases reais: desvios doComportamento ideal

Se as medidas de pressão, volume molar e temperatura de um gás nãoconfirmam a relação PVm = RT, dentro da precisão das medidas, dizemosque o gás desvia-se da idealidade ou que exibe um comportamentonão-ideal .

O fa tor de com pressibi l idade , Z, de um gás, é a razão entre o volumemolar do gás, Vm = V/n, e o volume molar de um gás perfeito Vo

m namesma pressão e mesma temperatura:

Como o volume molar de um gás é igual a RT/P, uma expressãoequivalente é:

Z V V

om

m

Z PV RT

om

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Gases reais: desvios doComportamento idealComo, para um gás perfeito, Z = 1 em quaisquer condições, o desvio de Zem relação a 1 é uma medida do afastamento do gás em relação aocomportamento ideal.

Pressões:

muito baixas Z ≈ 1 (todos os gases)

elevadas Z > 1 (todosos gases)

intermediarias Z < 1 (maioria dos gases)

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• Da equação do gás ideal, temos

• Para 1 mol de gás, PV / RT = 1 a todas as temperaturas.• À medida que a temperatura aumenta, os gases se comportam de

maneira mais ideal.• As suposições na teoria cinética molecular mostram onde o

comportamento do gás ideal falha : – as moléculas de um gás têm volume finito; – as moléculas de um gás se atraem.

n RT

PV

Gases reais: desvios doComportamento ideal

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• À medida que a pressão em um gás aumenta, as moléculas sãoforçadas a se aproximarem.

• À medida que as moléculas ficam mais próximas, o volume dorecipiente torna-se menor.

• Quanto menor for o recipiente, mais espaço as moléculas de gáscomeçam a ocupar.

• Como consequência, quanto maior for a pr essão , o gás se tornamenos semelhante ao gás ideal .

Gases reais: desvios doComportamento ideal

• À medida que as moléculas de gásficam mais unidas, diminui a distância

intermolecular.Capítulo 10© 2005 by Pearson Education

• Quanto menor for a distância entre as moléculas de gás, maior a chance das forças de atração se desenvolverem entre as moléculas.

• Consequentemente, menos o gás se assemelha com um gás ideal.• À medida que a temperatura aumenta , as moléculas de gás se

movem mais rapidamente e se distanciam mais entre si .• Altas temperaturas significam também mai s energia disponível

para a quebra das forças intermoleculares .

Gases reais: desvios doComportamento ideal

• Consequentemente, quanto maior for a temperatu ra, mai s ideal éo gás .

• A velocidade da bola mais escura é diminuída pelas forças atrativas com as outras bolas.

• Logo, a Pressão de um gás REAL é MENOR quanto MAIOR for a ATRAÇÃO entre suas partículas!!!

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A equação de van der Waals• Adicionamos dois termos à equação do gás ideal : um para corrigir

o volume das moléculas ( b ) e o outro para corr igi r as atr ações intermoleculares (a) .

• Os termos de cor reção geram a equação de van der Waal s :

onde a e b são constantes empíricas e intrínsicas a cada gás.

2

2

V

annbV

nRT P

Gases reais: desvios doComportamento ideal

nRT nbV V

an P

2

2

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A equação de van der Waals

• Forma geral da equação de van der Waals:

2

2

V

annbV

nRT P

nRT nbV

V

an P

2

2

Correção para o volumedas moléculas

Correção para a atraçãomolecular

Gases reais: desvios doComportamento ideal

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Em se tratando de Gasesficaremos por aqui …!!!

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