2.2. GASES E DISPERSÕES
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Estado gasoso Características:
a matéria no estado gasoso não apresenta forma própria nem volume constante. as moléculas movem-se de forma desordenada e incessante; as moléculas ocupam um volume muito pequeno (que se considera desprezável) em relação ao volume da amostra gasosa; a distância entre as moléculas é tal que podem ser desprezadas as interações entre elas, ou seja, considera-se que as moléculas estão praticamente livres.
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Um dos quĂmicos que mais se destacou no estudo do estado gasoso foi o italiano Amedeo Avogadro, que em 1811 revelou uma descoberta importante.
Amadeo Avogadro
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Lei de Avogadro Volumes iguais de gases diferentes contêm o mesmo número de moléculas, quando medidos nas mesmas condições de pressão e temperatura.
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Volume molar e Lei de Avogadro Consideremos um recipiente de volume variável com uma
determinada quantidade de gás a uma dada pressão e temperatura.
Se se adicionar mais gás ao recipiente, mantendo constantes a pressão e a temperatura, o volume aumenta.
Nas mesmas condições de pressão e de temperatura, quanto maior for o número de moléculas de um gás, maior é o volume ocupado por esse gás. Ano letivo 2016/2017 | Prof. Isabel Reis
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O volume que um gás (V) ocupa é diretamente proporcional à quantidade de matéria (n) desse gás presente no recipiente.
V = constante n
Esta constante de proporcionalidade corresponde ao volume molar do gás
(Vm), para essas condições de pressão e de temperatura. Ano letivo 2016/2017 | Prof. Isabel Reis
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VOLUME MOLAR Volume molar (Vm) de uma substância é o volume ocupado por
uma mole dessa substância, em determinadas condições de pressão e de temperatura.
V Vm= n
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O volume molar de um gás depende da pressão e da temperatura a que se encontra. O volume molar de qualquer substância no estado gasoso, em condições PTN (pressão e temperatura normal: P= 1atm e T= 0ºC) é
22,4 dm3 mol-1.
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MASSA VOLÚMICA DE UM GÁS A massa volúmica () define-se como o quociente entre a massa e o volume de uma substância a uma dada temperatura. No caso dos gases tem-se:
m n×M ρ= ⇔ ρ= ⇔ V n×Vm
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Gráfico da massa molar de um gás em função da sua massa volúmica
O gráfico evidencia a proporcionalidade direta entre estas duas grandezas. ρ=
M Vm
M Vm = ρ
A constante de proporcionalidade, dada pelo declive do gráfico, é o volume molar, nas condições de pressão e temperatura consideradas.
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Atmosfera terrestre A troposfera, a camada da atmosfera terrestre mais próxima da superfície, é constituída principalmente por nitrogénio (ou azoto) (78%) e oxigénio (21%). Estas percentagens são expressas em volume.
Composição do ar da troposfera, seco e não poluído (percentagem em volume) Ano letivo 2016/2017 | Prof. Isabel Reis
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Poluição atmosférica
Substâncias que existem no ar, como os óxidos de carbono (CO, CO2) ou de
nitrogénio
(NO,
NO2),
são
libertadas em larga escala devido à
atividade
humana,
provocando
poluição atmosférica.
A poluição atmosférica pode ser de origem natural e de origem
antropogénica (de origem humana). Ano letivo 2016/2017 | Prof. Isabel Reis
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Poluentes
Dióxido de carbono (CO2)
Fontes naturais
Respiração
Fontes antropogénicas
Produção de energia elétrica e aquecimento, transportes, indústria transformadora
Óxidos de nitrogénio (NO e NO2)
Atividade microbiana nos solos, relâmpagos
Transportes, produção de energia elétrica, indústria transformadora
Óxidos de enxofre (SO2 e SO3)
Oceanos, vulcões, erosão do solo
Produção de energia elétrica, indústria transformadora
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Poluentes
Fontes naturais
Fontes antropogénicas
Compostos orgânicos voláteis, COV (metano, compostos aromáticos e halogenados, etc.)
Pântanos, decomposição de matéria orgânica, digestão dos ruminantes
Transportes, solventes, eliminação de resíduos, agropecuária
Matéria particulada (poeiras, fumos, pólenes, aerossóis, etc.)
Ventos e tempestades, floração, aerossol marítimo
Construção civil, transportes, fogos florestais, aquecimento doméstico
Relâmpagos
Descargas elétricas, reações químicas entre outros poluentes
Ozono na troposfera
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Dispersões Uma dispersão é uma mistura de, pelo menos, duas substâncias – componentes da dispersão – e obtém-se quando uma ou mais substâncias se dispersam numa outra.
Fase dispersa + Fase dispersante = Dispersão
que
Substância que se
está em menor
encontra em maior
quantidade.
quantidade.
Substância
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CLASSIFICAÇÃO DAS DISPERSÕES
SOLUÇÕES Partículas dispersas com dimensões, inferiores a 1 nm.
COLOIDES Partículas dispersas com dimensões entre 1 nm e 1 μm.
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SUSPENSÕES Partículas dispersas com dimensões superiores 1 μm.
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As soluções são perfeitamente homogéneas. As partículas dispersas
não são observáveis nem mesmo ao microscópio ótico. Numa solução não é possível separar o(s) soluto(s) por filtração.
Soluto + Solvente = Solução Ano letivo 2016/2017 | Prof. Isabel Reis
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Os coloides parecem homogéneos mas as partículas dispersas podem ver-se ao microscópio e provocam difusão da luz quando atravessados por um feixe luminoso (efeito de Tyndall).
1
2
1 – Solução
2 - Coloide
Os coloides podem sedimentar através de ultracentrifugação ou de floculação. Ano letivo 2016/2017 | Prof. Isabel Reis 18
As suspensões apresentam turvação, sendo possível distinguir as partículas da fase dispersa a olho nu ou com microscópio ótico. Nas suspensões, as partículas da fase dispersa depositam quando em repouso (sedimentam por ação da gravidade).
A combustão incompleta do gasóleo nos motores dos camiões produz partículas de carvão que ficam em suspensão no ar. Ano letivo 2016/2017 | Prof. Isabel Reis
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Modos de exprimir a concentração de uma solução Para podermos caracterizar uma dada solução, é necessário conhecer
a sua composição quantitativa. A grandeza que relaciona entre si as quantidades de soluto e de solvente é a concentração. Concentração mássica
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Concentração molar
Relação entre a concentração mássica e a concentração molar:
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Fração molar
• É expresso apenas pelo seu valor numérico, sem unidade, podendo variar entre 0 (a substância não existe na solução) e 1 (substância pura). • A soma das frações molares de todos os componentes de uma mistura é igual a 1. Ano letivo 2016/2017 | Prof. Isabel Reis
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Percentagem em massa
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Percentagem em volume
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Partes por milhĂŁo em massa
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Partes por milhĂŁo em volume
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Relação entre a percentagem em massa ou em volume de um determinado soluto e a concentração desse mesmo soluto em partes por milhão:
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DILUIÇÃO DE SOLUÇÕES AQUOSAS Quando uma determinada solução é diluída, o seu volume aumenta e
a sua concentração diminui, mas a quantidade de matéria do soluto permanece constante.
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Fator de diluição O fator de diluição (f) indica-nos o número de vezes que se deve diluir um dado volume de solução concentrada, de concentração cinicial, para
obter a solução diluída, de concentração cfinal.
cinicial f= cfinal
f=
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Vfinal
Vinicial
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