Imagem ilustrativa para misturas gasosas

Misturas Gasosas

Neste post falaremos sobre Misturas Gasosas! O melhor exemplo de mistura gasosa que conhecemos é o ar atmosférico. Este é formado por 78% de nitrogênio (N2), 21% de oxigênio (O2), 0,91% de gases nobres e 0,03% de gás carbônico (CO2). Além disso, o ar também é composto por vapor d’água, micro-organismos e impurezas, que variam de acordo com o clima, poluição e ventos.

Quando se trata de mistura gasosa devemos conceituar pressão parcial e volume parcial. Para tanto, devemos considerar que os gases não reagem entre si e que a mistura gasosa se comporta como se fosse um único gás.

Pressão parcial

Pressão parcial corresponde à pressão que um componente da mistura exerceria caso estivesse sozinho, ocupando o mesmo volume total da mistura, e também na mesma temperatura.

A pressão parcial de cada gás contido na mistura é proporcional à quantidade de matéria desse gás.

Exemplo para um gás A de uma mistura gasosa:

P_{A}=x_{A}.P_{T}

Onde: x_{a}=\frac{n_{A}}{n_{T}}

P_{T} = pressão total

x_{A} = fração molar

n_{A} = número de mols de A

n_{T} = número de mols total da mistura

De acordo com a Lei de Dalton das pressões parciais, a pressão total de uma mistura gasosa é igual à soma das pressões parciais de seus componentes.

P_{T}= P_{A}+P_{B}+P_{C}+ ....

Volume parcial

Similarmente ao conceito de pressão parcial, volume parcial de um componente da mistura se refere ao volume que este possuiria se estivesse sozinho, na mesma pressão e temperatura em que a mistura se encontra.

O volume parcial é proporcional à quantidade de matéria do gás componente da mistura, então:

V_{A}=x_{A}.V_{T}

Onde: x_{a}=\frac{n_{A}}{n_{T}}

V_{T} = volume total

x_{A} = fração molar

n_{A} = número de mols de A

n_{T} = número de mols total da mistura

Segundo a lei de Amagat, o volume total de uma mistura gasosa é igual à soma dos volumes parciais de seus componentes.

V_{T}=V_{A}+V_{B}+V_{C}+ .....

Densidade dos gases

Densidade absoluta

A densidade absoluta é a razão entre a massa e o volume do gás em determinada pressão e temperatura.

d=\frac{m}{V}

Para um gás podemos substituir massa por massa molar do gás (M) e volume, por volume molar (VM):

d=\frac{M}{V_{M}}

E nas condições normais de temperatura e pressão (CNTP), podemos escrever:

d=\frac{M}{22,4}

Também podemos deduzir outra fórmula para a densidade através da equação de estado dos gases (PV=nRT):

d=\frac{P.M}{R.T}

Onde: P = pressão

M = massa molar

R = constante universal dos gases

T = temperatura em K

Você pode ler mais sobre a equação de estado dos gases neste resumo.

Densidade relativa

A densidade relativa de um gás A em relação ao gás B é a razão entre as densidades de A e B, desde que na mesma temperatura e pressão:

d_{A,B}=\frac{d_{A}}{d_{B}}

Também podemos escrever:

\frac{d_{A}}{d_{B}}=\frac{M_{A}}{M_{B}}

Onde: M_{A} e M_{B} se referem às massas molares de A e B, respectivamente.

Exercício de misturas gasosas

(Unicamp) – Algumas misturas gasosas podem ser importantes em ambientes hospitalares, assim como na prática de esportes, como mergulho autônomo a grandes profundidades. Uma dessas misturas, denominada Trimix, contém 16 % de oxigênio, 24 % de hélio e 60 % de nitrogênio (porcentagem em volume). Suponha um cilindro de Trimix mantido à temperatura ambiente e a uma pressão de 9000 kPa.

a) Escreva as fórmulas dos gases da mistura.

b) Qual é a pressão parcial do hélio no cilindro? Mostre os cálculos.

c) Qual é a massa molar média da mistura? Mostre os cálculos.

Dado: R = 8,3 kPa L mol-1 K-1 .

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