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Pressão parcial dos gases

Química

Pressão parcial é a força exercida por um gás nas paredes de um recipiente quando esse gás faz parte de uma mistura gasosa.
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Pressão parcial, lei das pressões parciais, ou lei de Dalton foi proposta pelo cientista John Dalton, que realizou vários estudos meteorológicos e relacionados à composição do ar atmosférico. De acordo com ele,

Pressão parcial é a força que as moléculas de um gás exerce nas paredes de um recipiente, a qual é exatamente a mesma que ele exerceria se estivesse em uma mistura gasosa.”

Baseado nessa conclusão, Dalton afirmava que a pressão exercida por uma mistura gasosa (Pressão total, Pt) nas paredes de um recipiente é igual à soma das pressões parciais individuais de cada um dos gases componentes dessa mistura.

Pt = PA + PB + PC

Na qual,

PA = pressão parcial do gás A
PB = pressão parcial do gás B
PC = pressão parcial do gás C

Por exemplo, se temos uma mistura formada pelos gases hidrogênio (H2), oxigênio (O2) e gás carbônico (CO2) dentro de um recipiente, a pressão dessa mistura é a resultante da soma das pressões de cada um desses gases, logo:

Pt = PH2 + PO2 + PCO2

1- Relação da pressão parcial com a pressão total

De acordo com John Dalton, a relação entre a pressão parcial de um certo gás (PA) com a pressão total da mistura gasosa é sempre igual à fração molar (XA) do gás, o que resulta na seguinte fórmula:

PA = XA
Pt        

Vale ressaltar que a fração molar de um gás é dada pela relação entre o número de mol (nA) desse gás pelo número de mol (nt) da mistura gasosa (resultante da soma do número de mol de todos os gases que formam a mistura).

XA = nA
        nt

Assim, se substituirmos a fórmula da fração molar do gás na expressão da relação entre as pressões parciais, temos:

PA = nA
Pt     nt

2- Pressão total de uma mistura gasosa

A pressão total de uma mistura gasosa pode ser encontrada não apenas somando as pressões parciais dos gases que a compõe. Pode ser calculada através da equação de Clapeyron:

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Pt.Vt = nt.R.T

Essa fórmula pode ser utilizada para o cálculo da pressão total, desde que seja utilizado o volume do recipiente (ou o volume total dos gases) e o número de mol total (nt), sendo:

 

R = constante geral dos gases
T = temperatura da mistura em Kelvin

Obs.: Caso a temperatura esteja em graus Celsius, transforme-a em Kelvin; para isso basta somar o valor fornecido com 273.

3- Exemplo de aplicação da pressão parcial de um gás

Exemplo: (FEI SP) Num recipiente de 44,8L, mantido a 273K, foram misturados 4 mol de gás hidrogênio e 6 mol de gás oxigênio em CNTP. As pressões parciais de H2 e O2, em atmosferas, são, respectivamente:

a) 1,0 e 2,0

b) 3,0 e 4,5

c) 0,8 e 1,2

d) 1,0 e 1,5

e) 2,0 e 3,0

Dados fornecidos pelo exercício:

Temperatura = 273 K
Volume do sistema = 44,8 L
Número de mol do gás hidrogênio = 4 mol
Número de mol do gás oxigênio = 6 mol

PH2= ?

PO2= ?

1o Passo: Calcular o número de mol total

nt = nH2 + nO2

nt = 4 + 6

nt = 10 mol

2o Passo: Calcular a pressão total (Pt) do sistema utilizando a equação de Clapeyron

Pt.Vt = nt.R.T

Pt.44,8 = 10.0,082.273

Pt.44,8 = 223,86

Pt = 223,86
       44,8

Pt = 4,996875 atm, logo Pt é aproximadamente 5 atm

3o Passo: Calcular a pressão parcial do gás hidrogênio

PH2 = nH2
Pt      nt

PH2
 5      10

PH2.10 = 4.5

PH2.10 = 20

PH2 = 20
         10

PH2 = 2 atm

4o Passo: Calcular a pressão parcial do gás oxigênio

Como temos apenas dois gases na mistura e conhecemos a pressão de um deles e a pressão total, para calcular a pressão parcial do gás oxigênio basta utilizarmos a expressão da pressão total da mistura:

Pt = PH2 + PO2

5 = 2 + PO2

PO2 = 5 – 2

PO2 = 3 atm

 

Por Me. Diogo Lopes Dias

Uma mistura gasosa apresenta como pressão total a soma das pressões dos gases
Uma mistura gasosa apresenta como pressão total a soma das pressões dos gases

Gostaria de fazer a referência deste texto em um trabalho escolar ou acadêmico? Veja:

DIAS, Diogo Lopes. "Pressão parcial dos gases"; Brasil Escola. Disponível em: https://brasilescola.uol.com.br/quimica/pressao-parcial-dos-gases.htm. Acesso em 17 de setembro de 2019.

Lista de Exercícios
Questão 1

Uma mistura de 60 g de metano (CH4(g)) e 32,0 g de argônio (Ar(g)) foi recolhida em um balão de volume igual a 44,8 L e mantido a 350 K. Considerando as massas atômicas do H= 1; C= 12; Ar= 40 e R= 0,082 atm.L.K-1.mol-1, qual é o valor da pressão parcial do gás argônio nessa mistura?

a) 0,31 atm.

b) 0,14 atm.

c) 0,41 atm.

d) 0,51 atm.

e) 0,15 atm.

Questão 2

Uma determinada mistura gasosa é constituída por 36% de nitrogênio, 24% de neônio e 40% de gás carbônico (porcentagem em volume). Admitindo que essa mistura é mantida em um cilindro à temperatura ambiente e a uma pressão de 4000 kPa, qual é a pressão parcial do gás carbônico no cilindro?

a) 1800 kPa

b) 2800 kPa

c) 600 kPa

d) 2600 kPa

e) 1600 kPa

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