Sólidos, Líquidos e Gases

[pic 1][pic 2][pic 3]Universidade Federal de Ouro Preto

Instituto de Ciências Exatas e Aplicadas

Campus João Monlevade

Sólidos, Líquidos e Gases

Prof.ª Drª. Lucília A. Linhares Machado

Material de Estudo para os Cursos

Engenharia de Computação

Engenharia Elétrica

Engenharia de Produção

        

João Monlevade - MG

[pic 4]Janeiro/2016

SUMÁRIO

Unidade I: Estudo dos Gases

1. Introdução

1.1. Liberdade das Partículas em se Deslocarem

1.2. Propriedades dos Gases

1.3. Leis dos Gases

1.4. Lei de Dalton das Pressões Parciais - Mistura de Gases

1.5. Teoria Cinético-Molecular dos Gases

1.6. Teoria das Colisões Moleculares

1.7. Desvio do Comportamento Ideal – Gases Reais

     

Unidade II: Sólidos

1. Propriedades gerais, retículo cristalino, geometria da célula unitária, ligações e propriedades

1.1. Propriedade dos Sólidos

1.2. Tipos de Sólidos

2. Energia Reticular (energia cristalina)

2.1. Retículo Cristalino

3. Células Unitárias

4. Ligações e propriedades dos sólidos

Unidade III: Líquidos

1. Introdução

2. Propriedades Gerais

3. Evaporação

4. Ebulição

5. Calor De Vaporização

6. Superaquecimento

7. Vidros

8. Cristais Líquidos

UNIDADE I: ESTUDO DOS GASES

1. Introdução

Se observarmos, vivemos no fundo de um oceano de ar cuja composição em volume varia da seguinte forma: 78% de N2, 21% de O2 e 1% de outros gases, incluindo CO2. Nos dias de hoje, a química dessa mistura gasosa tornou-se alvo de grande interesse em virtude dos efeitos nocivos da poluição atmosférica. Assim, da mesma forma que se estudar a água e o solo, o ar também tem-se tornado uma matriz de grande relevância ambiental.

        A tabela periódica, nas condições atmosféricas normais (25ºC e 1 atm de pressão) apresenta apenas 11 elementos como gases. H2, N2, O2, F2 e Cl2 existem como moléculas gasosas diatômicas. Outra forma do oxigênio, (O3) é também um gás à temperatura ambiente. Todos os elementos do grupo 18 (gases nobres) são gases monoatômicos: He, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn.

        Como introdução à teoria dos gases, vamos primeiramente diferenciar gases x vapor. Um gás é uma substância que está normalmente no estado gasoso às temperaturas e pressões usuais (exemplo: gás do botijão - GLP gás liquefeito de petróleo – está no estado líquido); um vapor é uma fase gasosa de qualquer substância que corresponda a um líquido ou um sólido às temperaturas e pressões normais (exemplo: quando colocamos H2O(l) para ferver obtemos H2O no estado vapor).

        A classificação mais ampla da matéria é aquela que é feita com base nos três estados da matéria, ou seja, estados: sólido, líquido e gasoso. O estado sólido retém a forma da substância independentemente da forma do recipiente onde ele está contido. O estado sólido é constituído de partículas que estão essencialmente presas nas suas posições iniciais, resultando em arranjos ordenados. O estado líquido é uma forma fluída da matéria que possui uma superfície bem definida e que, na presença de um campo gravitacional, ocupa a parte inferior do recipiente. As partículas estão em contato, mas são capazes de se mover uma em relação à outra de maneira restrita. O estado gasoso é uma forma fluída da matéria que ocupa completamente o recipiente. Constituído de partículas muito separadas entre si que estão em movimento rápido e de forma desordenada. As partículas estão tão distantes uma da outra que a interação entre elas é muito fraca.

1.1. Liberdade das Partículas em se Deslocarem

Gás: a separação entre as partículas é grande, não havendo restrição em seus movimentos. Líquido: as partículas possuem uma mobilidade intermediária; Sólido: as partículas interagem muito fortemente, estão presas de forma rígida uma às outras.

O estado mais simples da matéria é o gasoso o qual é formado por um conjunto de moléculas ou átomos em movimento aleatório, cujas velocidades aumentam com a temperatura. Para um gás, as moléculas se encontram distantes o suficiente uma das outras de forma que são pouco perturbadas pelas forças intermoleculares.

Todos os gases têm as seguintes características físicas: i) tomam a forma e o volume dos recipientes que os contém; ii) o estado gasoso é o mais compressível dos estados da matéria; iii) os gases misturam-se completamente e de modo homogêneo, quando confinados no mesmo recipiente; iv) os gases tem densidade muito mais baixas que os líquidos e os sólidos.

        

1.2. Propriedades dos Gases

O estado físico de uma substância é definido como a condição específica daquela substância que é descrita em termos das seguintes propriedades físicas: V, volume que a amostra ocupa; p, pressão da amostra; T, temperatura da amostra; n, número de mols da substância na amostra.

Experimentalmente foi verificado que o estado físico de um gás puro é definido pelo volume que ele ocupa (V); pela quantidade de substância (número de mols, n); pela pressão (p) e pela temperatura (T), sendo que essas 4 grandezas não são independentes entre si. Cada substância é descrita por quatro variáveis onde conhecendo três delas, a quarta pode ser determinada. A equação que relaciona uma das quatro propriedades às outras 3 é definida como equação de estado, representada por:  P = f (T, V, n)