Estudo dos gases-UFRB-Rodrigo Borges
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ESTUDO DOS GASES
QUÍMICA GERAL I – PROF. FLORICÉA ARAÚJO
SEMESTRE 2013.2 – UFRB - BCET
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INTRODUÇÃO
Onde encontramos gás?
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INTRODUÇÃO
Onde encontramos gás? O universo é composto por 99% de gás
hidrogênio;
A atmosfera é composta por 78% de gás nitrogênio.
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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)
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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
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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.
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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.
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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.
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PROPRIEDADES DOS GASES
“Se um gás ocupa todo o volume de um ‘recipiente’, porque a atmosfera ainda existe?”
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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
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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
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VARIÁVEIS DE ESTADO
Charles também veri-ficou que um gás, atuando à pressão P constante, varia seu volume conforme a temperatura.
V/T = k
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SUPERFÍCIE PVT
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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.
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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.
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DIAGRAMA DE FASES 2
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AVOGADRO
“Volumes iguais de gases diferentes à mesma temperatura e pressão contêm o mesmo número de moléculas. – Amedeo
Avogadro”
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LEI DOS GASES IDEAIS
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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
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GASES REAIS
FATOR DE COMPRESSIBILIDADE (Z); EXPERIMENTO JOULE-THOMSON; PROPRIEDADES MICROSCÓPICAS; EQUAÇÃO DE VAN DER WAALS;
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FATOR DE COMPRESSIBILIDADE
O fator de compressibilidade (Z) influencia na fórmula dos gases ideais.
Se PV=nRT, então PV/nRT = 1.Z = 1
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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;
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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.
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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.
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CNTP/Condições-Ambientes
CNTP: Pressão – 1 atm (760 mmHg) / 0° C (273K)
Condições-Ambientes: Pressão 1 atm – 25 °C (298K)
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LEI DE BOYLE (ALTERAÇÕES)
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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’.
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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”.
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EQUAÇÃO DE VAN DER WAALS A equação de Van der Waals:
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DENSIDADES DE UM GÁS
Densidade Absoluta:
Densidade Relativa de um gás A ao B:
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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.
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EFUSÃO E DIFUSÃO
Um gás misturado ao outro reage? E se reage, produz precipitado?
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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.
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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
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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,
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USBERCO, João; Salvador, Edgard. Química Geral. 12ª.ed. São Paulo: Saraiva, 2006. 480 p. YOUNGH;
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