Metal, Não Metal e Metaloide

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1 Metal, Não Metal e Metaloide 1 Metal, Não Metal e Metaloide Metal: conduz eletricidade, tem brilho, é maleável e dúctil Ex: cobre Não metal: não... Ex: Enxofre Metaloide: aparência e algumas propriedades dos metais mas, dependendo das condições, se comporta quimicamente como um não metal Ex: Silício

2 Metal, Não Metal e Metaloide

3 2 Leis dos Gases A compreensão das leis dos gases é de fundamental importância para os Engenheiros que estudam a remoção de gases dissolvidos em líquidos a) Lei de Boyle: P V = constante, com n e T constantes início do experimento: P 1 e V 1 fim do experimento: P 2 e V 2 P 1 V 1 = P 2 V 2

4 b) Lei de Charles: V = constante T

5 c) Princípio de Avogadro: nas mesmas condições de temperatura e pressão, um determinado número de moléculas de gás ocupa o mesmo volume, independentemente de sua identidade química Volume molar: V m = V n Tabela: Volumes molares, em L/mol, de alguns gases em 0 C e 1 atm.

6 d) Lei dos Gases Ideais P V = nrt Essa lei é uma equação de estado. Isto é, uma expressão que mostra como a pressão de uma substância nesse caso um gás se relaciona com a temperatura, o volume e a quantidade de substância na amostra. Um gás hipotético que obedece à lei dos gases ideias sob todas as condições é chamado de gás ideal É uma lei limite: válida quando P 0 Tabela: Constante dos gases, R.

7 e) Mistura de Gases (Lei de Dalton) A atmosfera é uma mistura de N2, O 2, Ar, CO 2, etc. Uma mistura de gases que não reagem entre si comporta-se como um gás simples Experimento de J. Dalton O 2 a 0,6 atm em um recipiente Evacua o recipiente e adiciona N 2 a 0,4 atm, na mesma temperatura Evacua o recipiente e coloca as mesmas quantidades dos gases (O 2 a 0,6 atm e N 2 a 0,4 atm) Resultado: P = 1, 00 atm (soma das pressões individuais) A pressão parcial de um gás é a pressão que o gás exerceria se somente ele ocupasse um recipiente P = P A + P B +...

8 f) Pressão e Solubilidade dos Gases (Lei de Herny) Organismos aquáticos dependem do oxigênio dissolvido na água e essa quantidade depende da pressão solubilidade do gás é a concentração molar do gás dissolvido em equilíbrio dinâmico com o gás livre P solubilidade do gás

9 Se o gás sobre o líquido é uma mistura (ex: ar), então a solubilidade de cada componente (ex: O 2 ) depende de sua pressão parcial A figura ao lado mostra que a solubilidade de uma gás é diretamente proporcional à sua pressão parcial s = k H P onde k H é a constante de Henry que depende do gás, do solvente e da temperatura

10 Tabela: Constantes de Henry para gases em água em 20 C.

11 Problema Qual a concentração de equilíbrio do O 2 em água em 20 C e na presença de 1 atm de ar? k H = 1, mol/(l atm) para O 2 em água em 20 C O ar contém 78,09% v/v de N 2, 20,95% de O 2, 0,93% de Ar e 0,04% de CO Lei de Dalton: quando P ar = 1 atm P O2 0, 21 atm s = k H P O2 s = 1, , 21 = 2, mol/l 1 mol de O 2 32 g/mol 2, mol/l 32 g/mol = 8,7 mg/l

12 Leis dos Gases I Aeração: manutenção das condições aeróbicas A taxa de dissolução do oxigênio é proporcional à diferença entre a concentração de equilíbrio (lei de Henry) e a concentração atual no líquido dc (Ceq Catual ) v= dt Esse conceito serve como base para os cálculos que envolvem os métodos aeróbicos de tratamento de resíduos como lodo ativado e na regeneração de lagos e lagoas Remoção de gases indesejáveis de líquidos: CO2, H2 S, HCN, compostos orgânicos voláteis (VOC) como CCl4 e tricloroeteno (ClCH=CCl2 )

13 Leis dos Gases

14 Leis dos Gases

15 g) Difusão e Efusão (Lei de Graham) Na difusão, as moléculas de uma substância esparramam-se pela região ocupada por moléculas de outra substância em uma série de etapas aleatórias e sofrem colisões quando se movem Na efusão, as moléculas de uma substância escapam por um orifício pequena em uma barreira para o vácuo ou para uma região de baixa pressão Quando a temperatura é constante, a velocidade de efusão de um gás é inversamente proporcional à raiz quadrada de sua massa molar 1 Velocidade média massa molar

16 Lei de Graham para dois gases Exemplo V efnh3 V efhcl = VÍDEO MHCl M NH3 = V efa V efb = MB M A NH 3 (g) + HCl(g) NH 4 Cl(s) 36, 46 = 1, 46 17, 03 Aplicações: controle de poluição do ar; transferência de gases com o meio aquoso como aeração e remoção de contaminantes

17 Soluções 3 Soluções Pressão de vapor A presença de um soluto não volátil em um líquido sempre diminui a pressão de vapor da solução

18 Soluções O tubo do barômetro da esquerda tem um volume pequeno de água pura que flutua no mercúrio O da direita tem um volume pequeno de uma solução 10 mol/l de NaCl(aq) e uma pressão de vapor mais baixa Note que a coluna da direita está menos comprimida pelo vapor no espaço acima do mercúrio do que a da esquerda, mostrando que a pressão de vapor é mais baixa quando o soluto está presente escape = P

19 Soluções Lei de Raoult A pressão de vapor de um solvente, P, é proporcional a sua fração molar em uma solução, x solvente : P x solvente onde x solvente = n i j n é uma medida j (adimensional) de concentração e n = m/m Sendo P a pressão de vapor do solvente puro na solução, a lei de Raoult pode ser escrita como: P = x solvente P Valores de P para muitos compostos podem ser encontrados em livros de referência como o Handbook of Chemistry and Physics

20 Soluções Problema Calcule a pressão de vapor da água, em 90 C, em uma solução preparada pela dissolução de 5,00 g de glicose (C 6 H 12 O 6 ) em 100 g de água. A pressão de vapor da água pura, em 90 C, é 524 Torr. P H2 O = x H2 O P P H2 O = x H2 O 524 n H2 O P H2 O = 524 n H2 O + n C6 H 12 O 6 n = m M n 5 C 6 H 12 O 6 = = 0, 0278 mol 180, 09 g/mol 100 n H2 O = = 5, 5494 mol 18, 02 g/mol 5, 5494 mol x H2 O = = 0, 9950 (5, , 0278) mol P H2 O = 0, = 521,4 Torr