PRÁTICA: DETERMINAÇÃO DA CONSTANTE R DOS GASES. pv= nrt (01) Gás Ideal : obedece pv=n RT em qualquer condição de T e p.

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1 PRÁTICA: DETERMINAÇÃO DA CONSTANTE R DOS GASES 1. Introdução A matéria pode se apresentar nos estados sólido, líquido e gasoso. A temperatura e a pressão são as variáveis responsáveis pelo seu estado físico. O estado gasoso é o estado físico em que a matéria não tem forma e nem volume próprios, isto é, neste estado, amostra assuma a forma e o volume do recipiente na qual se encontra. Observações e experiências realizadas com gases revelaram uma série de regularidades em seus comportamentos, as quais passaram a ser chamadas de Lei dos Gases. A equação matemática que sintetiza as diversas leis é denominada equação de estado dos gases ou equação de Clapeyron: o produto pressão x volume de um gás é diretamente proporcional à quantidade de matéria (n) do gás, na temperatura absoluta pv= nrt (01) Esta equação é utilizada para os gases ideais, cujo modelo não considera as interações entre as moléculas dos gases. Assim, tem-se: Gás Ideal : obedece pv=n RT em qualquer condição de T e p. Gás Real : obedece pv=nrt em pressões baixas e temperaturas altas. Existem equações mais elaboradas que levam em conta outros efeitos, como as interações entre as moléculas do gás, e que representam mais fielmente o comportamento dos gases reais. A mais simples delas é a equação de van der Waals (equação 0). onde p RT a (0) ( V b) ( V ) V é o volume molar, a e b são as constantes de van der Waals, determinadas experimentalmente para cada gás.

2 No trabalho conduzido no laboratório, as condições de pressão atmosférica permitem que se utilize a equação (01) para o gás H obtido a partir da reação química: 1Mg(s) + HCl(aq) 1MgCl (aq) + 1H(g) (03) Observação: os coeficientes estequiométricos estão sublinhados.. Objetivo Determinar a constante R dos gases, empregando-se as equações de Clapeyron e de van der Waals. 3. Materiais, equipamentos e reagentes - Bureta de gás de 100 ml - Cilindro de 5 L - Proveta - Béquer de 1 L - Rolha perfurada com fio de cobre fixado - Suporte universal, mufa e garra - Termômetro - Balança ( 0,0001 g) - Barômetro - Solução 1,0 mol.l -1 de HCl - Fita de magnésio 4. Procedimento experimental Pesar uma parte da fita de magnésio limpa e seca (0,0400 a 0,070 g). Enrolar a fita de magnésio no fio de cobre que se encontra fixado à rolha de borracha. Na bureta de gás, colocar um volume entre 50 e 70 ml da solução de HCl e completar com água destilada. Não agitar a bureta. Introduzir a rolha contendo a fita de magnésio na bureta e verificar se esta fita está fixa. Tampar com o dedo indicador a extremidade do tubo de vidro inserido na rolha e inverter a bureta. Colocá-la em um béquer contendo água pura. Observar a trajetória descendente da solução de HCl até iniciar a reação com o magnésio, que é notada pelo desprendimento de bolhas de gás.

3 Quando todo o magnésio tiver reagido, fechar novamente a extremidade do tubo (rolha de borracha) com o dedo indicador, e transferir a bureta de gás para um cilindro contendo água. Igualar os níveis de água (interno - nível de água na bureta e externo - nível de água no cilindro) para que a pressão interna se torne igual à pressão atmosférica. Anotar o volume de gás medido nestas condições. Anotar os valores da pressão atmosférica e da temperatura ambiente. 5. Apresentação e discussão dos resultados Tabela 1: Valores de quantidade de matéria, pressão e volume obtidos experimentalmente. Mg G Massa /g Hidrogênio n / mol V/ ml p/ mm Hg (p.v)/ mm Hg.L G = grupo; Massa molar do Mg = 4,305 g/mol ; o número de mols do H é igual ao número de mols do Mg. Patm =...mm de Hg; temperatura =... o C 5.1 Cálculo da pressão do gás hidrogênio: subtraia do valor da pressão atmosférica a pressão exercida pelo vapor de água na temperatura da experiência (consulte a Tabela 3 no anexo). (n.t) / mol.k 5. Gráfico de V versus n: utilize os dados da Tabela 1 e faça um gráfico onde conste no eixo y o volume de H e no eixo x a quantidade de matéria (n) correspondente. Trace a curva que melhor se ajuste aos pontos, calcule o valor do coeficiente angular e interprete os resultados. 5.3 Gráfico de pv versus nt: Utilize os dados da Tabela 1, correlacionando o produto p.v em função do produto n.t dados da Tabela 1. Calcule o coeficiente angular e discuta o seu significado.

4 5.4 Cálculos da constante R e erro relativo: Para obtenção do valor da constante R a partir da equação dos gases ideais, interprete os resultados do gráfico pv x nt comparando à equação 1. Substitua o valor do coeficiente angular do gráfico V x n na equação para calcular a constante R utilizando a equação dos gases reais. Calcule o erro relativo ( %) cometido nas duas determinações, comparando os valores de R obtidos experimentalmente com o valor dado na literatura. Anexo: Dados da literatura Tabela 3: Pressão de vapor da água a várias temperaturas t/ o C p/mmhg t/ o C p/mm Hg t/ o C p/ mm Hg 10 9, 19 16,5 5 3, , 0 17,5 6 5, 15 1,8 1 18,6 7 6, ,6 19,8 8 8, ,5 3 1,0 9 30, ,5 4, ,8 Tabela 4: Valores das constantes de van der Waals, de R e fatores de conversão Constantes de van der Waals para o H (g) a = 0,44 atm.l.mol - b = 0,037 L.mol -1 Constante R dos Gases 0,0806 L atm K -1 mol -1 8,314 J K -1 mol -1 1,987 cal K -1 mol -1 6,364 L Torr K -1 mol -1 Fatores de Conversão 1 mm Hg = 1 Torr 1 atm = 760 mm Hg 1 atm = 1,0135 X 10 5 Pa 1 cal = 4,184 J 1 3 Grupo: Nome Matrícula

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