Neste post falaremos sobre Misturas Gasosas! O melhor exemplo de mistura gasosa que conhecemos é o ar atmosférico. Este é formado por 78% de nitrogênio (N2), 21% de oxigênio (O2), 0,91% de gases nobres e 0,03% de gás carbônico (CO2). Além disso, o ar também é composto por vapor d’água, micro-organismos e impurezas, que variam de acordo com o clima, poluição e ventos.
Quando se trata de mistura gasosa devemos conceituar pressão parcial e volume parcial. Para tanto, devemos considerar que os gases não reagem entre si e que a mistura gasosa se comporta como se fosse um único gás.
Pressão parcial
Pressão parcial corresponde à pressão que um componente da mistura exerceria caso estivesse sozinho, ocupando o mesmo volume total da mistura, e também na mesma temperatura.
A pressão parcial de cada gás contido na mistura é proporcional à quantidade de matéria desse gás.
Exemplo para um gás A de uma mistura gasosa:
Onde:
= pressão total
= fração molar
= número de mols de A
= número de mols total da mistura
De acordo com a Lei de Dalton das pressões parciais, a pressão total de uma mistura gasosa é igual à soma das pressões parciais de seus componentes.
Volume parcial
Similarmente ao conceito de pressão parcial, volume parcial de um componente da mistura se refere ao volume que este possuiria se estivesse sozinho, na mesma pressão e temperatura em que a mistura se encontra.
O volume parcial é proporcional à quantidade de matéria do gás componente da mistura, então:
Onde:
= volume total
= fração molar
= número de mols de A
= número de mols total da mistura
Segundo a lei de Amagat, o volume total de uma mistura gasosa é igual à soma dos volumes parciais de seus componentes.
Densidade dos gases
Densidade absoluta
A densidade absoluta é a razão entre a massa e o volume do gás em determinada pressão e temperatura.
Para um gás podemos substituir massa por massa molar do gás (M) e volume, por volume molar (VM):
E nas condições normais de temperatura e pressão (CNTP), podemos escrever:
Também podemos deduzir outra fórmula para a densidade através da equação de estado dos gases ():
Onde: P = pressão
M = massa molar
R = constante universal dos gases
T = temperatura em K
Você pode ler mais sobre a equação de estado dos gases neste resumo.
Densidade relativa
A densidade relativa de um gás A em relação ao gás B é a razão entre as densidades de A e B, desde que na mesma temperatura e pressão:
Também podemos escrever:
Onde: e
se referem às massas molares de A e B, respectivamente.
Exercício de misturas gasosas
(Unicamp) – Algumas misturas gasosas podem ser importantes em ambientes hospitalares, assim como na prática de esportes, como mergulho autônomo a grandes profundidades. Uma dessas misturas, denominada Trimix, contém 16 % de oxigênio, 24 % de hélio e 60 % de nitrogênio (porcentagem em volume). Suponha um cilindro de Trimix mantido à temperatura ambiente e a uma pressão de 9000 kPa.
a) Escreva as fórmulas dos gases da mistura.
b) Qual é a pressão parcial do hélio no cilindro? Mostre os cálculos.
c) Qual é a massa molar média da mistura? Mostre os cálculos.
Dado: R = 8,3 kPa L mol-1 K-1 .
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