PUBLICIDADE
Este texto propõe dicas para calcular o volume parcial de um gás. Vale lembrar que o volume parcial de um gás é o espaço que um gás ocupa no interior de um recipiente, quando sobre ele está sendo exercida a pressão total da mistura gasosa.
O cálculo do volume parcial de um gás pode levar em consideração diversas variáveis, como:
-
A quantidade de matéria do gás;
-
A quantidade de matéria da mistura gasosa;
-
A pressão total da mistura gasosa;
-
O volume total da mistura gasosa;
-
A fração em quantidade de matéria do gás;
-
A temperatura da mistura gasosa em Kelvin.
Acompanhe agora as dicas para calcular o volume parcial de um gás, nas quais utilizamos todas as variáveis propostas acima:
→ 1ª Dica: Fórmulas
-
Para calcular o volume total (Vt) da mistura gasosa, usa-se:
Vt = VA + VB + VC + ...
-
Para calcular o volume parcial de um gás a partir da fração em quantidade de matéria do gás (XA ) e o volume total (Vt), usa-se:
VA = XA
Vt
-
Para calcular a fração em quantidade de matéria do gás (XA), utilizamos a relação entre a quantidade de matéria do gás (nA) e da mistura (nt):
XA = nA
nt
-
Para calcular o volume parcial de um gás a partir das quantidades de matéria do gás e da mistura (nt), usa-se:
VA = nA
Vt nt
-
Para calcular a quantidade de matéria de um gás, basta dividir a massa pela sua massa molar (calculada por meio fórmula molecular da substância):
nA = mA
MA
-
Para calcular a quantidade de matéria total (nt) da mistura, devemos somar as quantidades de matéria de todos os gases:
nt = nA + nB + nC + ...
-
Fórmula que relaciona a pressão parcial (PA ) e o volume parcial (VA ) de um gás:
PA = VA
Pt Vt
→ 2ª Dica
Quando o exercício requer o cálculo do volume parcial, mas fornece pressões parciais dos gases da mistura:
-
Um item fundamental que o exercício fornecerá, além das pressões parciais, é o volume do sistema;
-
Deve-se somar as pressões parciais fornecidas para encontrar a pressão total do sistema (Pt):
Pt = PA + PB + PC
-
Para determinar o volume parcial de cada gás da mistura, basta utilizar a seguinte expressão:
PA = VA
Pt Vt
Exemplo: Uma mistura é formada pelos gases CO, O2 e SO2, em um recipiente cujo volume é 5L. Cada gás contido no recipiente apresenta a seguinte pressão parcial, respectivamente: 0,50 atm, 0,20 atm e 0,30 atm. Calcule os volumes parciais para cada um dos componentes dessa mistura gasosa.
1º Passo: Somar as pressões parciais (0,50 atm, 0,20 atm e 0,30 atm) dos três gases fornecidos (CO, O2 e SO2):
Pt = PCO + PO2 + PSO2
Pt = 0,5 + 0,2 + 0,3
Pt = 1 atm
2º Passo: Calcular o volume parcial do CO utilizando o volume total (5L), sua pressão parcial (0,5 atm) e a pressão total (1 atm) na expressão:
PCO = VCO
Pt Vt
0,5 = VCO
15
1.VCO = 0,5.5
VCO = 2,5 L
3º Passo: Calcular o volume parcial do O2 utilizando o volume total (5L), sua pressão parcial (0,2 atm) e a pressão total (1 atm) na expressão:
PO2 = VO2
Pt Vt
0,2 = VO2
1 5
1.VO2 = 0,2.5
VO2 = 1 L
4º Passo: Calcular o volume parcial do SO2 utilizando o volume total (5L), sua pressão parcial (0,2 atm) e a pressão total (1 atm) na expressão:
PSO2 = VSO2
Pt Vt
0,3 = VSO2
1 5
1.VSO2 = 0,3.5
VSO2 = 1,5 L
→ 3ª Dica
Cálculo do volume parcial de um gás por meio das porcentagens molares:
-
Nesse tipo de situação, o exercício fornece a pressão total, porcentagens molares dos gases e o volume total do sistema;
-
As porcentagens molares fornecidas são as frações em quantidade de matéria de cada gás. Para utilizá-las nos cálculos, basta dividir por 100;
Não pare agora... Tem mais depois da publicidade ;) -
A fórmula indicada para determinar o volume parcial do gás é a seguinte:
VA = XA
Vt
Exemplo: O ar é uma mistura de gases. Mais de 78% dessa mistura é de nitrogênio. O oxigênio representa cerca de 21%. O argônio, 0,9%, e o dióxido de carbono, 0,03%. O restante é constituído de outros gases. O volume ocupado pelo oxigênio nessa mistura, em um ambiente de 10 L, é igual a?
1º Passo: transformar a porcentagem de gás oxigênio (O2) em fração molar dividindo o valor fornecido por 100:
XO2 = 21
100
XO2 = 0,21
2º Passo: utilizar o volume total (33,6L) e a fração em quantidade de matéria do O2 (0,21) na expressão:
VO2 = XO2
Vt
VO2 = 0,21
10
VO2 = 10. 0,21
VO2 = 2,1 L
→ 4ª Dica
Quando o exercício informa volumes, temperaturas e pressões de cada gás e, em seguida, diz que eles foram misturados e passam a exercer uma nova pressão.
-
Nesse caso, temos volume, pressão e temperatura de cada gás de forma individual;
-
O exercício informará a pressão que a mistura desses gases exerce em uma nova temperatura;
-
Deve-se calcular o número de mol de cada gás (nA) por meio de sua pressão, volume e temperatura (em Kelvin) na expressão de Clapeyron:
PA.VA = nA.R.T
Após calcular o número de mol de cada gás, é necessário somá-los para determinar o número de mol total (nt):
nt = nA + nB + ...
Com o número de mol, devemos determinar o volume total por meio da pressão total do recipiente e da temperatura, também na equação de Clapeyron
Pt.Vt = nt.R.T
Ao final teremos os dados suficientes para calcular o volume parcial de cada gás (VA) por meio de seu número de mol (nA), número de mol total e o volume total na expressão abaixo:
VA = nA
Vt nt
Exemplo: Um volume de 8,2 L de gás hidrogênio que se encontra a 227°C, exercendo uma pressão de 5 atm, e um volume de 16,4L de gás nitrogênio, a 27°C e 6 atm, são transferidos para outro recipiente mantido em temperatura constante de -73ºC. Sabendo que a mistura passou a exercer uma pressão de 2 atm, calcule o volume do recipiente e os volumes parciais de cada gás. Dado: R=0,082 atm.L.mol-1.K-1
1º Passo: calcular o número de mol de cada gás utilizando volume, temperatura (em Kelvin; basta somar o valor fornecido a 273) e pressão:
-
Para o gás hidrogênio (H2)
PH2.VH2 = nH2RT
5.8,2 = nH2.0,082.500
41 = nH2.41
nH2 = 41
41
nH2 = 1 mol
-
Para o gás Nitrogênio (N2)
PN2.VN2 = nN2RT
6.16,4 = nN2.0,082.300
98,4 = nN2.24,6
nN2 = 98,4
24,6
nN2 = 4 mol
2º Passo: Determinar o número de mol total utilizando os números de mol dos gases encontrados no passo 1:
nt = nH2 + nN2
nt = 1 + 4
nt = 5 mol
3º Passo: Calcular o volume do recipiente onde a mistura foi realizada. Para isso, utilizaremos a soma dos números de mol dos gases encontrados nos passos 1 e 2, pressão total fornecida e a temperatura (-73 oC, que, em Kelvin, é 200) na expressão abaixo:
P.Vt = nt.R.T
2.Vt = 5.0,082.200
2.Vt = 82
Vt = 82
2
Vt = 41 L
4º Passo: Calcule o volume parcial de cada gás utilizando o volume total, o número de mol de cada gás e o número de mol total:
-
Para o gás Hidrogênio:
VH2 = nH2
Vt nt
VH2 = 1
41.5
5. VH2 = 41.1
5.VH2 = 41
VH2 = 41
5
VH2 = 8,2 L
-
Para o gás Nitrogênio:
VN2 = nN2
Vt nt
VN2 = 4
41 5
5. VN2 = 41.4
5.VN2 = 164
VN 2 = 164
5
VN2 = 32,8 L
Por Me. Diogo Lopes Dias