Lei de Avogadro, volume molar e massa volúmica. Vm= V n. (dm3 /mol) Volume molar

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1 2.2.1 Lei de Avogadro, volume molar e massa volúmica Adaptado pelo Prof. Luís Perna Volume molar O estudo do estado gasoso é particularmente interessante porque nele as moléculas podem ser consideradas como entidades que não interagem entre si, o que facilita a compreensão de diversos fenómenos. O volume molar (V m ) é uma das grandezas utilizada no estudo de gases e é calculado através da seguinte fórmula: Vm= V n (dm3 /mol) 2 1

2 Amedeo Avogadro Um dos químicos que mais se destacou no estudo do estado gasoso foi o italiano Amedeo Avogadro, que em 1811 revelou uma sua descoberta importante. Esta descoberta inicialmente chamava-se hipótese de Avogadro, mas nos dias de hoje tem o nome de Lei de Avogadro. Amadeo Avogadro Lei de Avogadro Volumes iguais de gases diferentes contêm o mesmo número de moléculas, quando medidos nas mesmas condições de pressão e temperatura. 3 Volume O volume ocupado por um gás não depende do tipo de moléculas que o constituem. Volume: V(CO 2 ) = V(O 2 ) Pressão: p(co 2 ) = p(o 2 ) Temperatura: T(CO 2 ) = T(O 2 ) Número de moléculas: N(CO 2 ) = N(O 2 ) CO 2 O 2 4 2

3 Volume ocupado O número de moléculas de gás, N, presentes numa amostra é diretamente proporcional à quantidade de matéria, n, isto é, ao número de moles. N= n N A Volumes iguais de gases contêm a mesma quantidade de matéria quando medidos nas mesmas condições de pressão e temperatura. 5 Volume molar A partir da Lei de Avogadro, conclui-se que: Todos os gases têm o mesmo volume molar, nas mesmas condições de pressão e temperatura. O volume molar de qualquer gás nas condições PTN (pressão de 1 atmosfera e temperatura de 0 C) é sempre 22,4 dm 3 /mol. 6 3

4 Variação do volume de um gás com a quantidade química 7 Exemplo de cálculo do volume Qual será o volume de uma amostra com 2,1 mol de hidrogénio gasoso, nas condições PTN? Vm= V n V = n V m Vm = 2,1 22,4 = 47 dm 3 8 4

5 Massa volúmica Qual será a relação entre a densidade ou massa volúmica de um gás e a sua massa molar? Se considerarmos as relações já conhecidas, Poderemos deduzir a expressão que relaciona a densidade ou massa volúmica de um gás com a sua massa molar: 9 Massa volúmica A massa volúmica ou densidade é calculada através de: ρ= m V ρ= n M n Vm ρ= M Vm (g/dm3 ) 10 5

6 Exemplo de cálculo da massa volúmica A massa de uma mole de nitrogénio é 28,0 g e o volume ocupado por uma mole, a PTN, é 22,4 dm 3. Qual a sua massa volúmica? ρ = M Vm ρ = 28,0 22,4 ρ = 1,25 g/dm 3 11 Comparando a densidade ou massa volúmica de dois gases Ao considerarmos dois gases, nas mesmas condições de pressão e temperatura, qual deles terá uma maior densidade ou massa volúmica? Se esses gases forem por exemplo o oxigénio (O 2 ) e o hidrogénio (H 2 ), podemos concluir que o oxigénio é o que tem maior massa molar, logo, será também o que tem maior densidade ou massa volúmica. 12 6

7 Densidade da atmosfera A força gravítica que atrai a atmosfera é maior próxima da superfície terrestre e vai diminuindo muito à medida que a altitude aumenta. Esta força faz com que as moléculas dos gases constituintes do ar estejam muito concentradas junto da superfície terrestre. 50% da massa da atmosfera encontra-se até 6 km de altitude e 99% da sua massa encontra-se até à altitude de 32 km. Quanto menor é a massa e maior o volume da atmosfera menor é a sua densidade. Por isso acima de 32 km a densidade da atmosfera é praticamente nula. 13 Atmosfera terrestre A troposfera, a camada da atmosfera terrestre mais próxima da superfície, é constituída principalmente por nitrogénio (ou azoto) (78%) e oxigénio (21%). Estas percentagens são expressas em volume. Composição do ar da troposfera, seco e não poluído (percentagem em volume) 14 7

8 Poluição atmosférica Substâncias que existem no ar, como os óxidos de carbono (CO, CO 2 ) ou de nitrogénio (NO, NO 2 ), são libertadas em larga escala devido à atividade humana, provocando poluição atmosférica. A poluição atmosférica pode ser de origem natural e de origem tropogénica. 15 Poluição atmosférica Poluentes Fontes naturais Fontes antropogénicas Dióxido de carbono (CO 2 ) Respiração Produção de energia elétrica e aquecimento, transportes, indústria transformadora Óxidos de nitrogénio (NO e NO 2 ) Atividade microbiana nos solos, relâmpagos Transportes, produção de energia elétrica, indústria transformadora Óxidos de enxofre (SO 2 e SO 3 ) Oceanos, vulcões, erosão do solo Produção de energia elétrica, indústria transformadora 16 8

9 Poluição atmosférica Poluentes Fontes naturais Fontes antropogénicas Compostos orgânicos voláteis, COV (metano, compostos aromáticos e halogenados, etc.) Matéria particulada (poeiras, fumos, pólenes, aerossóis, etc.) Pântanos, decomposição de matéria orgânica, digestão dos ruminantes Ventos e tempestades, floração, aerossol marítimo Transportes, solventes, eliminação de resíduos, agropecuária Construção civil, transportes, fogos florestais, aquecimento doméstico Ozono na troposfera Relâmpagos Descargas elétricas, reações químicas entre outros poluentes 17 TPC Fazer os exercícios da página 168 e 169 que ficaram por fazer: Lei de Avogadro, volume molar e massa volúmica. 18 9