Volume Molar De Um Gás Ideal

Título:

Volume Molar dos Gases Ideais.

Introdução:

A equação de estado de um gás em baixas pressões foi um dos primeiros resultados estabelecidos na físico-química. As experiências originais foram feitas por Robert Boyle no século XVII e retomadas no século seguinte, quando o interesse no assunto resurgiu devido os primeiros voos em balões. (ATKINS; PAULA, 2011)

As experiências de Boyle, e as de seus sucessores, conduziram a formulação da equação de estado do gás perfeito:

pV=nRT

(Eq. 1)

A equação de estado do gás perfeito – abreviada como “lei do gás perfeito” – tem este nome porque é uma idealização das equações de estado a que os gases obedecem na realidade. Verifica-se que todos os gases obedecem a esta equação tanto mais quanto mais a pressão tende a zero. Isto é, a Eq. 1 é um exemplo da lei limite, uma lei que se torna cada vez mais valida à medida que a pressão é reduzida e que é obedecida exatamente no limite da pressão zero.

Uma substância hipotética que obedece a Eq. 1 em todas as pressões é denominada gás perfeito. A partir do que foi dito, um gás que existe na natureza, chamado de gás real, comporta se cada vez mais como um gás perfeito à medida que sua pressão vai diminuindo e tendendo a zero. Na pratica, a pressão atmosférica ao nível do mar (p≈100 kPa) já é suficientemente baixa para que a maioria dos gases reais se comporte quase perfeitamente. (ATKINS; PAULA, 2011)

O volume molar, Vm, de qualquer substância (não apenas de um gás) é o volume que um mol de moléculas da substância ocupa. Ele é calculado dividindo-se o volume da amostra pelo número de mols que ele contém:

V_M=V/N

(Eq. 2)

O principio de Avogadro implica que o volume molar de um gás deve ser o mesmo para todos os gases na mesma pressão e na mesma temperatura. Nas condições normais de temperatura e pressão (CNTP) o volume molar de um gás perfeito é de 22,41 dm3 mol-1. (ATKINS; PAULA, 2011)

Finalmente veremos como podemos usar a lei do gás perfeito para calcular o volume molar de um gás perfeito em uma determinada temperatura e em uma determinada pressão A Eq. 2, expressa o volume molar em termos do volume da amostra; a Eq. 1 na forma V=nRT/p, expressa o volume em termos da pressão. Quando combinamos as duas temos:

V_M=RT/P

(Eq. 3)

Esta expressão permite o cálculo do volume molar de qualquer gás (admitindo-se que ele se comporte como um gás perfeito). Ela também mostra que, para uma determinada pressão e uma determinada temperatura, todos os gases têm o mesmo volume molar. (ATKINS; PAULA, 2011)

Objetivo:

Determinar experimentalmente o volume molar de um gás ideal nas condições normais de temperatura e pressão.

Parte Experimental:

Primeiramente, foi medida a temperatura de 26 °C e utilizando um barômetro foi medida a pressão atmosférica de 700 mmHg.

Em uma balança semi-analitica, previamente tarada, pesou-se um erlenmeyer de 125 ml e anotou-se a massa de 62,227 g. Em seguida foi adicionado aproximadamente 10 ml de água destilada, pesou-se o erlenmeyer com água e anotou-se a da massa de 76,376 g. Logo após, pesou-se separadamente o comprimido efervescente “vitamina C” e foi anotada sua massa de 4,643 g, somaram-se então as massas e denominou-se a m1 (massa do conjunto).

Preparo do Sistema:

Adicionou-se aproximadamente 700 mL de H2O destilada a um balão de fundo chato de 1000 mL, que em seguida foi instalado a uma rolha com duas perfurações, cada orifício foi conectado a um tubo de vidro, um dos tubos de maior comprimento, estava imerso na água. Por sua vez, cada saída dos tubos foi ligada a uma mangueira de látex.

A extremidade da mangueira que estava conectada ao tubo mais longo foi inserida em um béquer de 600 mL que continha 200 mL de água e a outra extremidade, conectada ao tubo mais curto, foi instalada uma rolha perfurada, que foi ligada ao erlenmeyer de 125 mL. Como mostra a figura 1.

Figura 1- Sistema de determinação do volume molar de um gás ideal.

Preparo do Sifão:

O sistema foi nivelado e soprou-se a extremidade da mangueira que iria se ligar ao erlenmeyer, assim que a água preencheu por completo a mangueira que estava no béquer e o ar havia sido eliminado, obstrui-se com uma pinça de Mohr a extremidade da mangueira que estava imersa no béquer em seguida foi descartada a água do béquer.

Adição do comprimido:

Após o preparo do sistema, adicionou-se o comprimido efervescente ao erlenmeyer e rapidamente o conectou ao sistema. Após alguns segundos desobstruiu-se a extremidade da mangueira, a qual estava no béquer e observou-se o deslocamento de água para o Becker. Ao final da