A Determinação da densidade do CO2

1. TÍTULO

Determinação da densidade do CO2

1. OBJETIVO                                                                                

Determinar a densidade absoluta de um gás.

1. RESUMO

No experimento realizado, calculou-se a densidade do dióxido de carbono, liberado pelas reações do bicarbonato de sódio, contido na comprido efervescente, com os íon H+, proveniente da ionização dos ácidos cítrico e acetilsalicílico, presentes no mesmo.

1. INTRODUÇÃO TEÓRICA

CARACTERÍSTICAS GERAIS DOS GASES

Entre os três estados da matéria, o estado gasoso é o que apresenta propriedades mais simples e fáceis de serem compreendidas. Os gases não apresentam volume fixo, e são miscíveis entre si. Geralmente apresenta-se na forma diatômica, com exceção dos gases nobres (monatômico), sendo os dois átomos constituintes iguais, a moléculas é considerada apolar. Com o tipo de interação dipolo induzido-dipolo induzido, também chamada de forças Van der Waals, desvendadas em 1873 pelo físico neerlandês Johannes Diederik van der Waals (1837-1923). Esse tipo de interação é fraca. . 

As forças de dipolo induzido são de fraca intensidade e ocorrem entre moléculas apolares ou entre átomos de gases nobres quando estes se aproximam o que causa repulsão entre suas eletrosferas. Essa repulsão provoca um movimento dos elétrons, que vão se acumular numa única região da molécula ou do átomo, deixando a região oposta com deficiência de carga negativa. Cria-se assim um dipolo. A molécula ou o átomo em que se formou o dipolo induz as outras moléculas ou átomos da substância a formar dipolos também, dando origem a uma pequena força de atração elétrica entre elas. (REIS, 2001).

Visto que essa força é pouco intensa, justifica o fato do iodo e o gelo-seco, substâncias cujas moléculas se mantêm unidas por forças de dipolo induzido, sofrerem sublimação porque a energia necessária para romper essas forças é pequena. 

Um gás pode é definido como uma substância com uma grande capacidade compressibilidade e uma extraordinária capacidade de expansão. Esta expansão se dá de modo espontâneo a fim de preencher completamente o conteúdo de um recipiente. Três variáveis são muito importantes na descrição do comportamento dos gases: Pressão (P), temperatura (T), e volume (V). Lembrando que a temperatura usual é sempre em escala absoluta (Kelvin). Se houver qualquer alteração em pelo menos uma dessas três variáveis, dizemos que o gás sofreu uma mudança ou transformação de estado.

Denomina-se sistema o recipiente, na qual, determinada característica de um gás esta sendo estudada. Os limites que delimitam um sistema do restando do Universo são denominados fronteiras. O meio ambiente que apresenta próximo destas fronteiras é denominado de vizinhança. Classificação de sistemas:

• Isolado: todo sistema que não permite troca de massa ou de calor com o meio ambiente.

• Fechado: todo sistema que não permite troca de massa, mas permite troca de calor com o meio ambiente.

• Aberto: todo sistema que permite troca de massa e de calor com o meio ambiente.

Variáveis dos gases

        Pressão

Pressão é definida como a força por unidade de área, isto é, a força total sobre a superfície dividida pela área desta superfície. A unidade de pressão derivada SI (Sistema Internacional de unidades) é o pascal, descoberta pelo físico e matemático francês Blaise Pascal que viveu no século XVII. (RUSSEL, 1994).

         1 pascal corresponde a um newton de força por metro quadrado de área. Algebricamente expresso:

1 Pa = 1 N.m-2

Uma forma de exemplificar o conceito de pressão e tornar a sua compreensão mais acessível é a seguinte: Imagine um recipiente onde certo gás está contido, devido as partículas dos gases estarem muito afastadas, possuem um alto grau de liberdade, movimentando de maneira arbitrária continuamente em todas as direções e sentidos. Chocando-se constantemente contra as paredes internas do recipiente que a contém. Essas colisões são o que chamamos de pressão.

Algumas relações em unidades de pressão:

1 atm = 760 mm Hg = 760 torr  105 Pa (pascal)* = 1,0 bar 14,6959 PSI[pic 2][pic 3]

*1 atm = 101325 Pa.

Volume

        De fato, um gás não apresenta um volume definido, ocupando totalmente o conteúdo do recipiente que o contém. A unidade de comprimento SI é o metro, e a unidade diretamente derivada é o metro cúbico (m3)

Algumas relações em unidades de pressão:

1 m3 = 1000 L (103 L) = 1000000 mL (106 mL)            1 L = 1 000 mL (103 mL)            

Temperatura

A Temperatura é uma grandeza física escalar que pode ser definida como a medida do grau de agitação das moléculas que compõem um corpo. Quanto maior a agitação molecular, maior será a temperatura do corpo e mais quente ele estará e vice-versa. (SILAS, 2018).

Calor é a energia térmica em movimento entre corpos com temperaturas distintas. Quando dois corpos com temperaturas diferentes são colocados em contato, acontece o fenômeno denominado equilíbrio térmico onde os mesmos alcançam um mesmo valor de temperatura.

Quando um corpo fica quente o correto é dizer que o corpo ganha calor. Quando o corpo fica frio, é correto dizer que o corpo perde calor para o meio onde está. 

O conceito de escala absoluta (Kelvin) dá-se pelo seguinte fato, de fato, não existe um limite máximo, na qual, a temperatura não pode ultrapassar. Contudo, existe um limite mínimo, denominado zero absoluto (-273,15ºC), onde supostamente a vibração molecular seria mínima possível ou inexistente.

Gases ideais vs Gases reais

Diferente dos sólidos e líquidos, os gases apresentam características semelhantes em suas propriedades físicas. Deste modo, cria-se a definição de um gás hipotético, usado como um padrão de referência para os gases reais. Normalmente, gases reais não se assemelham aos gases ideias, devido ao fato de ocorrerem interações entre suas moléculas. Esta semelhança só é possível a altas temperaturas e a baixas pressões

Chamamos de gás ideal ou gás perfeito qualquer gás que apresente essas características: