Estado de agregação: gasosos

Apresentação em tema: "Estado de agregação: gasosos"— Transcrição da apresentação:

1 Estado de agregação: gasosos

2 Fases da matéria

3 Características dos gasosos
Movimento aleatório de átomos e moléculas Fluem rapidamente e se difundem rapidamente Assumem tanto o volume quanto a forma do recipiente São altamente compressíveis Formam misturas entre si

4 Características dos gasosos

5 Gasosos Denominação Gás ideal Gás real Vapor

6 Teoria cinético-molecular
Teoria desenvolvida para explicar o comportamento dos gasosos Fornece um entendimento sobre o comportamento dos gasosos, ao nível molecular, que pode ser representado quantitativamente

7 Teoria cinético-molecular
Hipóteses para o modelo cinético Gasosos consistem de grande número de moléculas em movimento aleatório contínuo (movimento browniano) Moléculas gasosas são pontos infinitamente pequenos Moléculas gasosas se movem em linhas retas até colidirem Moléculas gasosas não se influenciam umas às outras, exceto durante as colisões Energia cinética média das moléculas é proporcional à temperatura

8 Teoria cinético-molecular
Há uma variedade de energias individuais de moléculas gasosas em qualquer sistema gasoso À medida que a temperatura aumenta, a energia cinética média das moléculas gasosas aumenta À medida que a energia cinética aumenta, a velocidade das moléculas gasosas aumenta

9 Teoria cinético-molecular
Velocidade média das moléculas gasosas é proporcional a raiz quadrada da temperatura e inversamente proporcional à raiz quadrada da massa molar Vm ∞ ( T / M )1/2

10 Equação do gás ideal Define-se TPP como temperatura e pressão padrão
273,15K e 1atm Volume molar de gás ideal nas condições na TPP:

11

12 Equação de estado do gás ideal: equação de Clapeyron
Equação do gás ideal Equação de estado do gás ideal: equação de Clapeyron

13 Aplicações da equação do gás ideal Densidade e massa molar
Densidade: unidades de massa por unidades de volume Reajustando a equação ideal dos gases com M (massa molar)

14 Densidade e massa molar
A equação do gás ideal Densidade e massa molar Massa molar de um gás pode ser determinada pela densidade

15 Teoria Cinética molecular
Lei da efusão de Graham À medida que a energia cinética aumenta, a velocidade das moléculas do gás aumenta. A efusão é a evasão de um gás através de um buraco pequeno (um balão esvaziará com o tempo devido à efusão).

16 Relacionando a equação do gás ideal
Leis físicas dos gases Relacionando a equação do gás ideal e as leis dos gases Em geral, um gás sob duas condições:

17 Leis físicas dos gases PRESSÃO
A pressão de um gás resulta do número de colisões por unidade de tempo nas paredes do recipiente A ordem de grandeza da pressão é dada pela freqüência e pela força da colisão das moléculas

18 Leis físicas dos gases Efeito do aumento de V (a T constante)
energia cinética média do gás permanece constante aumento de V faz com que as moléculas viajem mais para atingirem as paredes do recipiente; P diminui Efeito do aumento da T (a V constante) energia cinética média das moléculas aumenta (aumento de u) mais colisões com as paredes do recipiente; P aumenta

19 Relação P x V: lei de Boyle
Leis físicas dos gases Relação P x V: lei de Boyle Matematicamente: Gráfico de V versus P é um hiperbolóide Da mesma forma, um gráfico de V versus 1/P deve ser uma linha reta passando pela origem

20 Relação P x V: lei de Boyle
Leis físicas dos gases Relação P x V: lei de Boyle

21 Relação V x T: lei de Charles
Leis físicas dos gases Relação V x T: lei de Charles Balões de ar expandem quando são aquecidos Volume de uma quantidade fixa de gás à pressão constante aumenta com o aumento da temperatura Matematicamente:

22

23 Hipóteses de Avogadro:
Leis físicas dos gases Hipóteses de Avogadro: volumes iguais de gases, à mesma temperatura e pressão, contêm o mesmo número de moléculas volume de gás, a uma dada temperatura e pressão, é diretamente proporcional à quantidade de matéria do gás

24 Leis físicas dos gases Difusão e caminho médio livre
Difusão de um gás é a sua propagação pelo espaço e será mais rápida para as moléculas menores de gás Difusão tem sua velocidade reduzida pelas colisões entre as moléculas de gás

25 Efusão e difusão molecular
Leis físicas dos gases Efusão e difusão molecular Dois gases à mesma temperatura: o gás mais leve tem uma velocidade mais alta do que o gás mais pesado Matematicamente:

26 Leis físicas dos gases Lei da efusão de Graham
Para dois gases com massas molares M1 e M2, a velocidade relativa de difusão ou efusão é dada por

27 Gases reais: desvios da idealidade
Da equação do gás ideal,

28 Em um gás real, PV/RT varia significativamente de 1
Gases reais: desvios da idealidade Para 1 mol de gás ideal, PV/RT = 1 para todas as pressões e todas as temperaturas Em um gás real, PV/RT varia significativamente de 1 Quanto maior for a pressão do gás, maior será o desvio do comportamento ideal Quanto maior a temperatura, os gases se comportam de mais idealmente

29 Gases reais: desvios da idealidade
A teoria cinético-molecular mostra as falhas do comportamento de gás ideal: as moléculas de um gás real têm volume finito as moléculas de um gás real se atraem

30 (desvio da idealidade)
Gases reais: desvios da idealidade Com aumento da pressão, as moléculas gasosas ficam mais unidas diminui a distância intermolecular diminui o espaço disponível aumenta a concentração maior a chance de interação (desvio da idealidade)

31 Gases reais: desvios da idealidade
Com aumento da temperatura, as moléculas de gás se movem mais rapidamente e se distanciam mais entre si altas temperaturas significam também mais energia disponível para a quebra das forças de interação quanto maior a temperatura, maior a idealidade do gás

32 Equação de van der Waals
Gases reais: desvios da idealidade Equação de van der Waals Dois termos são adicionados à equação do gás ideal: para corrigir o volume das moléculas para corrigir as atrações intermoleculares Os termos de correção geram a equação de van der Waals: onde a e b são constantes empíricas

33 Equação de van der Waals
Gases reais: desvios da idealidade Equação de van der Waals Forma geral da equação de van der Waals: Correção para o volume das moléculas Correção para a atração molecular

34

35 Mistura de gases e pressões parciais
Uma vez que as moléculas gasosas estão muito separadas, supõe-se comportamento independente Lei de Dalton: em uma mistura gasosa, a pressão total é obtida pela soma das pressões parciais de cada componente: Cada gás obedece à equação ideal dos gases:

36 Pressões parciais e frações em quantidade de matéria
Mistura de gases e pressões parciais Combinando as equações: Pressões parciais e frações em quantidade de matéria Considere ni a quantidade de matéria de gás i exercendo uma pressão parcial Pi, então: onde i é a fração em quantidade de matéria (ni/nt).

37 Leis químicas dos gases
Volumes de gases em reações químicas A equação ideal dos gases relaciona P, V e T ao número de mols (n) do gás O n pode então ser usado em cálculos estequiométricos

38 Leis químicas dos gases
A lei de Gay-Lussac: a determinadas temperatura e pressão, os volumes dos gases que reagem e são produzidos são relações proporções de números inteiros pequenos

39 Relação V x n: lei de Avogadro
As leis dos gases Relação V x n: lei de Avogadro

40 propriedades perigosas
Gasosos: propriedades perigosas Anestésicos: causam perda da atividade muscular N2O; HC; etil éter e isopropil éter; acetonas alifáticas; álcoois alifáticos Asfixiantes: diminuição da respiração por danos às células vermelhas do sangue na capacidade de transportar oxigênio (O2 < 15% no ar) metano, etano, propano, butano, GLP, acetileno, N2, H2, CO, CO2 Irritantes: produzem irritação ou inflamação dos tecidos (olhos, pele e membranas) ácidos voláteis, NH3, Cl2, SOx, NOx

41 propriedades perigosas
Gasosos: propriedades perigosas Corrosivos: produzem queimaduras, destroem pele e tecidos, atacam diversos materiais H2S, CO2, NO2, SO2, SO3 HCl, HBr, HF(v) Criogênicos: substâncias ou misturas refrigerantes para obtenção de baixas temperaturas que causa queimaduras N2; CO2 Inflamáveis: entram em combustão com facilidade e podem causar explosão metano, etano, propano, butano, acetileno, H2, CO, H2S, SO2, NO2 Tóxicos: substâncias em geral que causam irritação, edema, necrose, inflamação, alergia HCN, CO, H2S, SO2, Cl2, O3, N2H4, CH2CHCHO, Br2(v), Hg(v)