Volume molar e Densidade

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VOLUME MOLAR E DENSIDADE DE UM GÁS Volume Molar O aumento das preocupações com a poluição atmosférica tem tornado o estudo da atmosfera cada vez mais importante. Neste contexto, é necessário um bom conhecimento do comportamento dos gases, merecendo referência especial a relação entre a pressão, o volume e a temperatura. Relação entre o volume e o número de partículas, a pressão e temperaturas constantes

Consideremos uma certa quantidade de um gás encerrado num recipiente a uma dada temperatura e pressão. Se aumentarmos a quantidade de gás nesse recipiente, sem alterarmos a temperatura de gás, certamente aumentarão as colisões, uma vez que passa a haver menos espaço disponível por partículas. Para garantirmos que a pressão se mantém constante, o volume do recipiente deverá aumentar.

VOLUME MOLAR E DENSIDADE DE UM GÁS Nas mesmas condições de pressão e temperatura, o volume ocupado por um gás é diretamente proporcional à sua quantidade química (número de moles).

V V V  constante  1  2 n n1 n2 Em 1811, Avogadro estabeleceu que volumes iguais de gases diferentes, medidos nas mesmas condições de pressão e de temperatura, contêm o mesmo número de partículas. Nas condições PTN (pressão e temperaturas normais) o volume de 1 mol de qualquer substância no estado gasoso é 22,4 dm3 , designado por volume molar (Vm).

Vm = 22,4 dm3 ∙ mol –1 Condições PTN: P = 1 atm = 1,01 x 105 Pa; T = 273 K

V V Vm   V  n Vm  n  n Vm

Unidades: [V] = dm3 [n] = mol [Vm] = dm3 ∙ mol –1

VOLUME MOLAR E DENSIDADE DE UM GÁS Densidade Recordemos que a densidade (ρ) de uma substância se define como a massa dessa substância existente numa unidade de volume da mesma. m A expressão que define a grandeza densidade é:  Nota: é também usual designar-se a densidade por massa volúmica.

V

Relação entre a densidade de um gás e a sua massa molar (nas condições PTN)

m  V

como

m M   m  nM n

V e Vm   V  n Vm n

n  M M   n Vm Vm Nota: Esta expressão permite determinar a massa volúmica de um gás. Não se pode aplicar a líquidos ou sólidos.

VOLUME MOLAR E DENSIDADE DE UM GÁS Exercícios: 1. Sabendo que em 1,44 gramas de um gás constituído exclusivamente por oxigénio existem 0,030 moles: a) Calcule a massa molar do gás. b) Determine a fórmula química do gás. c) Identifique o gás.

m  1,44 g n  0,030 mol a)

M

m 1,44 g M   M  48 g/mol n 0,030 mol

b) Como o gás é composto exclusivamente por oxigénio a fórmula química será Ox M r Ox   x  Ar O   x 

M r Ox  48 x  x3 Ar O  16,00

A fórmula química do gás será O3. c) Ozono

VOLUME MOLAR E DENSIDADE DE UM GÁS 2. Um dos produtos da combustão de carvão é o dióxido de carbono (CO2). Sabendo que na combustão de uma certa quantidade de um dado carvão se obtiveram 500 L de CO2, medidos nas condições PTN, calcule: a) A quantidade química de CO2 obtido b) A massa de CO2 obtido. c) A massa de carbono existente no carvão, sabendo que 1 mol de C origina 1 mol de CO2. V CO 2   500 dm3 Condições PTN  Vm  22,4 dm3 /mol

a) Vm  V  n  V n

Vm

500 dm 3 nCO 2    nCO 2   22,3 mol 22,4 dm 3 /mol

b) nCO 2   22,3 mol

M r CO 2   Ar C   2  Ar O  

 M r CO 2   12,01  2 16,00   M r CO 2   44,01

M CO 2   44,01 g/mol

m  m  nM n mCO 2   22,3 mol  44,01 g/mol  mCO 2   981 g M

VOLUME MOLAR E DENSIDADE DE UM GÁS c)

1 mole de C origina 1 mol de CO2 nC   nCO 2   nC   22,3 mol M C   12,01 g/mol

m  m  nM n mC   22,3 mol 12,01 g/mol  mC   268 g M

3. Sabendo a massa molar, M, do diazoto é igual a 28,0 g/mol e que nas condições PTN o volume de uma mole de gás é igual a 22,4 dm3, calcule a densidade do gás nestas condições. M  N 2   28,0 g/mol Vm  22,4 dm 3 /mol (condições PTN)



m nM M   V n  Vm Vm

 N 2  

28,0 g/mol    N 2   1,25 g/dm 3 3 22,4 dm /mol
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