DENSIDADE DOS GASES INTRODUÇÃO

DENSIDADE DOS GASES

INTRODUÇÃO

A propriedade de Densidade relaciona a massa de um corpo com o volume por ele ocupado.
Quanto maior a densidade de um corpo, maior será a quantidade de matéria existente em uma unidade de volume do mesmo.
Nos gases o cálculo desta grandeza não é tão simples como é nos sólidos e líquidos (onde apenas se divide a massa pelo volume), visto que um gás ocupa o volume do seu recipiente, podendo uma mesma quantidade ocupar diversos espaços.
Nesse experimento, estudamos como diferentes grandezas físicas, como a temperatura e a pressão, podem afetar a densidade de um gás.

Pressão
É a força por unidade de área. No caso dos gases a pressão é resultante do movimento das partículas em choque com as paredes do recipiente que contém o gás. As unidades de medida para a pressão atmosférica medida ao nível do mar são:

1atm = 760mmHg; 1atm = 101325Pa; 1 atm = 1,01325Barr e etc.

Temperatura
É a medida da agitação das partículas. 
Nos estudos dos gases utiliza-se a escala Kelvin (K), cuja fórmula de conversão em relação à temperatura em graus Celsius (C) é:

K = C+273 

Gases Ideias x Gases Reais

Desconsiderando a equação de gases ideais, que não expressa adequadamente como os gases reais se comportam, já que a mesma desconsidera interações moleculares entre as moléculas gasosas, temos então, a equação dos gases reais, ou, a Equação de van der Waals, adaptada da equação dos gases ideais, por Johanner Diderik van der Waals em 1873.
Essa equação, é um modelo para gases compostos de partículas que tem um volume diferente de zero e forças de interação, sendo elas atrativas ou repulsivas.  A Equação de van der Waals explica melhor, matematicamente, o comportamento de gases em condições que ocorrem interações entre as partículas. Apesar disso, o comportamento dos gases reais se aproxima do previsto para o modelo ideal quando em altas temperaturas e baixas pressões.

Representando a equação em Volume Molar ([pic 1]), temos que:

[pic 2]

Sendo que:
P representa a pressão do gás, e é expressada em Pascal.
a representa a medida da atração entre as partículas, e é expressada em
L2  . bar/mol2
V representa o volume do gás, e é expressado em Litros.
b representa o volume excluído pelas partículas (O valor de b está ligado ao raio atômico da partícula considerada, pois trata do volume excluído), e é expressado em L/mol.
T é a temperatura absoluta, expressada em Kelvin.
R é a constante universal dos gases, e é expressada de acordo com as unidades anteriores usadas.
Todas as unidades são expressadas de acordo com as regras para unidades do SI.

Nesse experimento, temos como intenção determinar a densidade do gás CO2, que será gerado através da reação do Sonrisal (majoritariamente composto por Bicarbonato de sódio e Ácido cítrico) com água.

Os objetivos do experimento foram:

• Desenvolver a atividade para descobrir a densidade de um gás;
• Ler o procedimento e realizá-lo corretamente;
•  Reconhecer a fórmula da densidade e a equação geral dos gases;
•  Comparar os resultados do gás real com o gás ideal, ou seja, o obtido em experiências com o que deveria ser obtido teoricamente e
•  Reconhecer possíveis erros que ocorreram durante o experimento e avaliar como eles poderiam ser minimizados.

MATERIAIS E MÉTODOS:

Materiais:

• Tubo de ensaio grande
• Proveta de 100 mL
• Mangueira com rolha
• Cuba transparente
• Copo plástico
• Balança analítica
• Sonrisal
• Água
• Plástico Filme
• Béquer de 100 mL
• Garra para suporte

[pic 3]   

Figura 1: Esquema do conjunto usado para a determinação da densidade de gases (imagem retirada da apostila).

Métodos:

O experimento foi realizado da seguinte forma:

1. A cuba transparente, onde introduziríamos a Proveta foi preenchida com água até aproximadamente a metade.
2. Uma proveta de 100 mL foi cheia com água até a borda, um pedaço de plástico filme foi utilizado para conter a água, e impedir que bolhas se formasse. Em seguida, a proveta foi introduzida virada dentro da cuba contendo água.
3. Foi conectada uma extremidade de uma mangueira à boca da proveta.
4. Foi pesado uma massa de Sonrisal de, aproximadamente 0,500g
5. Foi pesado, na balança analítica o conjunto: Tubo de ensaio + béquer (o suporte para o tubo de ensaio).
6. Em seguida, foi pesado o conjunto com a adição do Sonrisal ao tubo de ensaio.
7. Foi adicionado ao tubo de ensaio com Sonrisal, um volume de 20mL de água. O tubo de ensaio foi tampado rapidamente com uma rolha conectada a extremidade restante da mangueira.
8. Após a reação, leu-se o volume do gás liberado que ficou armazenado no interior da proveta.
9. Ao final, o conjunto (tubo de ensaio + água + béquer) foi pesado novamente para obter a massa final.
10.  O mesmo procedimento foi realizado pela segunda vez.

RESULTADOS:

Dados	Experimento 1	Experimento 2
Massa (becker + tubo de ensaio) (g)	79,9  ± 0,01	79,9 ± 0,01
Massa (Sonrisal) (g)	0,501 ± 0,01	0,503 ± 0,01
Volume deslocado na proveta (L)	32,0 ± 1	31,0 ± 1
Pressão do Laboratório (mmHg)	694,3	694,3
Massa de água (g)	20,0  ± 0,01	20,0 ± 0,01
Massa (Sonrisal + água + tubo de ensaio + becker/ antes da reação) (g)	100,5 ±0,01	100,4 ± 0,01
Massa (Sonrisal + água +tubo de ensaio + becker/ após a reação) (g)	100,1  ± 0,01	100,2 ± 0,01
Temperatura (K)	290,2	290,2