Relações numéricas: gases dentro e fora das CNTP em Química

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Variáveis de um gás

Este vídeo descreve as principais variáveis de um gás. Além disso fala sobre a Lei de Clapeyron, que engloba todas estas variáveis.

Volume molar de um gás ideal nas CNTP

Exemplo 1: Gás dentro das CNTP

Exemplo 2: Gás dentro das CNTP

Exemplo 3: Gás dentro das CNTP

Exemplo 4: Gás fora das CNTP

Exemplo 5: Gás fora das CNTP

Exemplo 6: Gás fora das CNTP

Gases dentro das CNTP

O volume molar é o volume ocupado por 1 mol de qualquer gás, esse volumo pode se alterar com a variação da pressão e da temperatura, em módulos posteriores aprofundaremos o cálculo do volume de gases onde há essa variação na pressão e na temperatura.

Volume molar nas CNTP
1 mol = 22,4 litros

CNTP = Condições normais de temperatura e pressão, Em que a pressão é igual a 1 atm e a temperatura é de 273 K (0ºC).

Para provarmos que 1 mol de qualquer gás nas CNTP ocupa o volume de 22,4L, podemos jogar tais valores na equação de Clapeyron.

P . V = n . R . T

Onde:
P = pressão (atm)
V = volume (litros)
n = número de mol
R = constante dos gases (valor = 0,082 L.atm.K-1.mol-1)
T = temperatura (Kelvin)

Para gases nas CNTP:
P . V = n . R . T
1 . V = 1 . 0,082 . 273
V = 22,4L

Gases fora das CNTP

Definimos a equação geral dos gases de Clapeyron para usar em gases que não estejam nas CNTP, ela é dada por:

PV = nRT

Podemos expressar o número de mol (n) da seguinte maneira também:

PV = (m/MM) RT

Onde:
P = Pressão do gás (atm)
V = Volume do gás (L)
n = Quantidade do gás (mol)
m = Massa do gás (g)
M.M = Massa molar do gás(g)
R = Constante universal dos gases perfeitos (L.atm.mol-1.K-1)
T = Temperatura do gás (medida em Kelvin)

Volume molar fora das CNTP (Condições Normais de Temperatura e Pressão)
Definimos que uma substância está fora das CNTP se as condições de temperatura e pressão são diferentes de 0ºC e 1 atm. Quando são usados valores diferentes para esses parâmetros calculamos seu volume a partir da equação de Clapeyron.

Exemplo:

Dada a reação:

Fe2O3(s) + 3CO(g) --> 2Fe(s) + 3CO2(g)

Sabendo que a massa de um mol de ferro é de 56g, calcule a massa de ferro produzida quando 8,2L de CO2 são formados a 2 atm e 127ºC.

Resolução:
Primeiramente amos calcular quantos litros de CO2 são produzidos quando, nas mesmas condições de temperatura e pressão dadas no texto, temos 3 mol do mesmo (quantidade estequiométrica de mol de gás CO2 )

PV =nRT
2.V = 3 . 0,082 . 400
V = 49,2L

Assim, quando se produz 2 mol de ferro nas condições dadas eu produzo 49,2L de CO2, com uma regra de três, consigo estabelecer quantas gramas de ferro eu produziria com 8,2L de CO2.
2x56 gramas de ferro ______ 49,2L de CO2
Y gramas de ferro ______ 8,2L de CO2

Y = 18,7g de ferro (aproximadamente)