Volume molar
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UNIDADE 2 – NA ATMOSFERA DA TERRA:
RADIAÇÃO, MATÉRIA E ESTRUTURA
2 . 1 . M O L E . N Ú M E RO D E AVO G A D RO . M A S SA M O L A R
2 . 2 . VO LU M E M O L A R E D E N S I DA D E D E U M G Á S
2 . 3 . M I ST U R A S N A AT M O S F E R A .
C O N C E N T R AÇ ÃO D E S O LU ÇÕ ES
Escola Secundária Maria Lamas – Torres Novas
Física e Química A – 10º Ano
Nelson Alves Correia
OBJECTIVOS
Estabelecer uma relação, para uma dada pressão e temperatura,
entre o volume de um gás e o número de partículas nele contido.
Relacionar a densidade de uma substância gasosa com a sua
massa molar.
Relacionar a variação da densidade da atmosfera com a altitude.
Indicar o significado de solução, colóide e suspensão.
Identificar soluções, colóides e suspensões em situações do
quotidiano.
OBJECTIVOS
Reconhecer que a atmosfera é formada por uma solução gasosa,
na qual se encontram outras dispersões como os colóides e
suspensões, na forma de material particulado.
Calcular a composição quantitativa de uma solução em termos
de concentração, concentração mássica, percentagem em massa,
percentagem em volume, fracção molar e partes por milhão.
CONTEÚDOS
Mole
Massa Molar
Características de um Gás
Relação entre a Pressão, o Número de Moléculas,
o Volume e a Temperatura
Volume Molar
Densidade de um Gás
Dispersões
Concentração de uma Solução
Diluição de Soluções
Exercícios
MOLE
Quantidade química ou quantidade de substância (n) –
Número de partículas (ex: átomos, moléculas e iões).
Mole (mol) – Unidade de medida da quantidade química:
1 mol = 6,022 x 1023 ≈ 6 x 1023 partículas =
número de Avogadro ou constante de Avogadro (NA);
Número de partículas = mol x 6 x 1023
MOLE
1 mol H2O 2 mol H + 1 mol O 6 x 1023 moléculas de H2O
12 x 1023 átomos de H + 6 x 1023 átomos de O
2 mol CaCl2 2 mol Ca2+ + 4 mol Cl-
12 x 1023 iões de Na+ + 24 x 1023 iões de Cl-
MOLE
MASSA MOLAR
Massa molar (M) – Massa de 1 mol de substância.
A unidade de medida é o grama por mole (g/mol ou g mol-1).
O valor da massa molar é igual ao valor da massa atómica relativa
(Ar) ou da massa molecular relativa (Mr).
Ar (H) = 1,0 M (H) = 1,0 g/mol
Mr (H2O) = 18,0 M (H2O) = 18,0 g/mol
MASSA MOLAR
Podemos relacionar a massa (m) de uma substância com a sua
massa molar (M) e a sua quantidade química (n) através das
expressões:
MASSA MOLAR
CARACTERÍSTICAS DE UM GÁS
Há muito espaço vazio entre as partículas de um gás.
As partículas estão praticamente livres, movimentam-se
ao acaso e ocupam todo o volume do recipiente.
O gás não tem volume constante e não tem forma própria
(varia com o recipiente).
O gás é muito compressível (quando se comprime um gás,
as suas partículas aproximam-se e o seu volume diminui).
A pressão que um gás exerce sobre uma superfície, resulta dos
choques das partículas do gás contra essa superfície.
CARACTERÍSTICAS DE UM GÁS
CARACTERÍSTICAS DE UM GÁS
A unidade SI de pressão é o pascal (Pa): 1 Pa = 1N / 1 m2
Outras unidades de pressão: atmosfera (atm), torricelli (torr) e
milímetro de mercúrio (mm Hg) - 1 atm = 1,0 × 105 Pa = 760 torr
Condições normais de pressão e de temperatura de um gás (PTN):
p = 1 atm e T = 273 K
A pressão de um gás varia com o número de partículas,
o volume do recipiente e a temperatura.
RELAÇÃO ENTRE A PRESSÃO, O NÚMERO DE
MOLÉCULAS, O VOLUME E A TEMPERATURA
Para um volume e temperatura constantes, a pressão é
directamente proporcional ao número de moléculas:
p / n = constante p1 / n1 = p2 / n2 p1 / p2 = n1 / n2
Quanto maior for o número de moléculas, maior será o
número de choques e a pressão aumenta.
RELAÇÃO ENTRE A PRESSÃO, O NÚMERO DE
MOLÉCULAS, O VOLUME E A TEMPERATURA
RELAÇÃO ENTRE A PRESSÃO, O NÚMERO DE
MOLÉCULAS, O VOLUME E A TEMPERATURA
Para um número de moléculas e temperatura constantes,
a pressão é inversamente proporcional ao volume
(Lei de Boyle-Mariotte):
pV = constante p1V1 = p2V2 p1 / p2 = V2 / V1
Quanto maior for o volume do gás, menor será o
número de choques e a pressão diminui.
RELAÇÃO ENTRE A PRESSÃO, O NÚMERO DE
MOLÉCULAS, O VOLUME E A TEMPERATURA
RELAÇÃO ENTRE A PRESSÃO, O NÚMERO DE
MOLÉCULAS, O VOLUME E A TEMPERATURA
Para um número de moléculas e volume constantes,
a pressão é directamente proporcional à temperatura
(Lei de Gay-Lussac):
p / T = constante p1 / T1 = p2 / T2 p1 / p2 = T1 / T2
Quanto maior for a temperatura do gás, maior será a velocidade
das moléculas e o número de choques, e a pressão aumenta.
RELAÇÃO ENTRE A PRESSÃO, O NÚMERO DE
MOLÉCULAS, O VOLUME E A TEMPERATURA
RELAÇÃO ENTRE A PRESSÃO, O NÚMERO DE
MOLÉCULAS, O VOLUME E A TEMPERATURA
Para um número de moléculas e pressão constantes,
o volume é directamente proporcional à temperatura
(Lei de Charles):
V / T = constante V1 / T1 = V2 / T2 V1 / V2 = T1 / T2
Quanto maior for a temperatura do gás, maior será o
número de choques e o volume aumenta.
RELAÇÃO ENTRE A PRESSÃO, O NÚMERO DE
MOLÉCULAS, O VOLUME E A TEMPERATURA
RELAÇÃO ENTRE A PRESSÃO, O NÚMERO DE
MOLÉCULAS, O VOLUME E A TEMPERATURA
Para uma pressão e temperatura constantes, o volume é
directamente proporcional ao número de moléculas ou
número de moles (Lei de Avogadro):
V / n = constante V1 / n1 = V2 / n2 V1 / V2 = T1 / T2
Quanto maior for o número de moléculas do gás, maior será
o número de choques e o volume aumenta.
RELAÇÃO ENTRE A PRESSÃO, O NÚMERO DE
MOLÉCULAS, O VOLUME E A TEMPERATURA
VOLUME MOLAR
Nas mesmas condições de pressão e temperatura, volumes iguais
de gases diferentes, contêm o mesmo número de moléculas:
V1 / n1 = V2 / n2 se V1 = V2 então n1 = n2 ou vice-versa
Volume molar (Vm) – Volume ocupado por 1 mol de partículas.
Nas condições PTN, o volume de 1 mol de um gás é igual a
22,4 dm3: Vm = 22,4 dm3/mol.
Nas mesmas condições de pressão e de temperatura,
os gases têm o mesmo volume molar.
VOLUME MOLAR
O volume ocupado por uma mole de uma substância depende
do estado físico em que esta se encontra:
1 mol de água (18 g) no estado líquido ocupa o volume de
18 cm3; a mesma quantidade de água no estado gasoso
ocupa o volume de 22 400 cm3, nas condições PTN.
DENSIDADE DE UM GÁS
Densidade ou massa volúmica () – Massa de uma substância
que existe numa unidade de volume: = m / V
A unidade SI de densidade é kg/m3, mas utiliza-se mais
o g/dm3 (g dm-3) para os gases.
DENSIDADE DE UM GÁS
Densidade de uma mole de um gás (nas condições PTN):
Massa de 1 mol = massa molar (M)
Volume de 1 mol = volume molar (Vm) = 22,4 dm3
= m / V = M / Vm = M / 22,4
A densidade da atmosfera diminui quando aumenta a altitude,
porque o número de partículas e a respectiva massa diminui.
DISPERSÕES
Dispersão – É uma mistura de duas ou mais substâncias,
em que as partículas da fase dispersa (soluto) estão espalhadas
no meio da fase dispersante (solvente).
As dispersões são classificadas de acordo com a dimensão
das partículas da fase dispersa:
Soluções (soluções verdadeiras) – Partículas < 1 nm;
Colóides (soluções coloidais) – Partículas entre 1 nm e 1 m;
Suspensões – Partículas > 1 m.
Nota: 1 nm = 10-9 m; 1 m = 10-6 m
DISPERSÕES
As soluções são misturas homogéneas, porque só têm uma fase.
Os colóides e as suspensões são misturas heterogéneas,
porque têm mais do que uma fase.
Nos colóides, as partículas da fase dispersa podem ser vistas
ao microscópio. Nas suspensões, as partículas da fase dispersa
podem ser vistas a olho nu.
A atmosfera é uma solução gasosa.
Na atmosfera podem existir colóides, suspensões de gotas de
água (o nevoeiro e as nuvens) e suspensões de partículas sólidas
(o fumo e o smog). O smog é uma mistura de fumo com nevoeiro.
DISPERSÕES
DISPERSÕES
CONCENTRAÇÃO DE UMA SOLUÇÃO
Concentração mássica (cm) – Massa de soluto que existe por
unidade de volume da solução: cm = msoluto / Vsolução
A unidade SI é o kg/m3 (também se utiliza o g/cm3 ou g/dm3).
Concentração molar (c) ou molaridade – Quantidade química
de soluto (mol) por unidade de volume de solução:
c = mol / Vsolução
A unidade SI é o mol/m3 (também se utiliza o mol/dm3).
c = cm /M
CONCENTRAÇÃO DE UMA SOLUÇÃO
Percentagem em massa (% m/m) – Massa de soluto por cada
100 unidades de massa de solução:
% m/m = msoluto / msolução × 100
Ex: HCl a 60% m/m – Em 100 g de solução existem 60 g de HCl.
Percentagem em volume (% V/V) – Volume de soluto por cada
100 unidades de volume de solução:
% V/V = Vsoluto / Vsolução × 100
Ex: Etanol a 96% V/V – Em 100 mL de solução existem 96 mL de
etanol e os restantes 4 mL são de água.
CONCENTRAÇÃO DE UMA SOLUÇÃO
Partes por milhão (ppm) – Massa ou volume de soluto por
um milhão (106) de unidades de massa ou volume da solução:
ppm = msoluto / msolução × 106 ou ppm = Vsoluto / Vsolução × 106
Utiliza-se quando a concentração do soluto é muito baixa.
95 ppm de CO2 no ar significa que existem 95 g de CO2 por cada
1000000 g de ar (ou 95 mg de CO2 em 1000000 mg de ar).
CONCENTRAÇÃO DE UMA SOLUÇÃO
Fracção molar (xC) – Quociente entre o número de moles do
componente C e o número total de moles na solução:
xC = nC / ntotal ; xsoluto = nsoluto / ntotal ; xsolvente = nsolvente / ntotal
A soma das fracções molares dos diversos componentes de uma
solução é igual a um: xsoluto 1 + xsoluto 2 + ... + xsolvente = 1
Molalidade
– Número de moles de soluto por quilograma
de solvente (mol/kg):
DILUIÇÃO DE SOLUÇÕES
Solução concentrada – Solução que tem o valor mais alto de
concentração.
Solução diluída – Solução que tem o valor mais baixo de
concentração. Pode ser preparada a partir de uma solução
concentrada, misturando-a com água.
Factor de diluição (f) – Indica o número de vezes que a
concentração da solução diluída (cf = concentração final)
é menor do que a concentração da solução concentrada
(ci = concentração inicial ):
f = c i / cf
DILUIÇÃO DE SOLUÇÕES
Diluir uma solução de HCl 1,0 mol/dm3 de um factor 10
significa que a solução diluída terá uma concentração
10 vezes menor (0,1 mol/dm3).
A quantidade de soluto que existe na solução diluída é igual à
quantidade de soluto que existe na solução concentrada, pois
apenas se adicionou água durante a diluição:
ni = nf ci × Vi = cf × Vf ci / cf = Vf / Vi = f
EXERCÍCIOS
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BIBLIOGRAFIA
Dantas, M., & Ramalho, M. (2008). Jogo de Partículas A - Física e
Química A - Química - Bloco 1 - 10º/11º Ano.
Lisboa: Texto Editores.