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Importância e Características dos Gases Nobres: Hidrogênio, Oxigênio, Nitrogênio, Carbono , Provas de Química

Química FísicaQuímica InorgânicaQuímica Orgânica

Informações sobre as importâncias de gases nobres, como hidrogênio (h2), oxigênio (o2), nitrogênio (n2), carbono (co), metano (ch4), dióxido de carbono (co2), dióxido de enxofre (so2) e outros, no cotidiano e na indústria. Além disso, aborda as propriedades, composições químicas e as leis de boyle e charles que descrevem o comportamento desses gases.

O que você vai aprender

  • Quais são as importâncias do metano no amadurecimento de frutas?
  • Qual é a importância do hidrogênio na vida?
  • Quais são as importâncias do carbono na obtenção de metais?
  • Qual é a importância do nitrogênio na fabricação de amônia?
  • Quais são as importâncias do oxigênio no cotidiano?

Tipologia: Provas

2022

Compartilhado em 07/11/2022

Picapal_amarelo
Picapal_amarelo 🇧🇷

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Baixe Importância e Características dos Gases Nobres: Hidrogênio, Oxigênio, Nitrogênio, Carbono e outras Provas em PDF para Química, somente na Docsity! GASES PROFESSOR: RIVER SOUZA MAGALHÃES Licenciatura em Química 15/03/2020 P R O F E S S O R R I V E R M A G A L H Ã E S 1 Introdução: P R O F E S S O R R I V E R M A G A L H Ã E S 2 Importância para a vida Diversos elementos e substâncias na forma gasosa. H2, O2, N2, CO, C2H2 , CH4, CO2 Características dos gases: ➢ SUBSTÂNCIAS LÍQUIDAS E SÓLIDAS PODEM EXISTIR NO ESTADO GASOSO, RECEBENDO O NOME DE VAPOR. P R O F E S S O R R I V E R M A G A L H Ã E S 5 ➢POSSUEM A FORMA DO RECIPIENTE E VOLUME INDEFINIDOS ➢PELO FATO DE SEREM COMPOSTOS MOLECULARES SIMPLES, POSSUEM BAIXA MASSA MOLECULAR; ➢FORMAM MISTURAS HOMOGÊNEAS E SÃO BASTANTE COMPRESSÍVEIS DEVIDO AO GRANDE ESPAÇAMENTO ENTRE SUAS MOLÉCULAS; ➢ Altamente compressíveis Características gerais dos gases P R O F E S S O R R I V E R M A G A L H Ã E S 6 ➢ Altamente expansíveis ➢ Baixa densidade Pressão ➢ Os gases exercem pressão sobre a superfície com a qual estão em contato. A F P = Patm = 1 x 105 N/m² = 1 x 105 Pa = 760 mmHg = 760 torr = 1 atm P R O F E S S O R R I V E R M A G A L H Ã E S 7 Barômetro P R O F E S S O R R I V E R M A G A L H Ã E S 10 A experiência de Torricelli - O barômetro. Manômetro P R O F E S S O R R I V E R M A G A L H Ã E S 11 ➢Um manômetro fechado está cheio de ftalato de dibutila liquido cuja densidade é 1,046 g/cm³. qual é a pressão em mmHg, quando a altura ∆h da coluna de ftalato é 64,3 mm? A densidade do mercúrio pé 13,596 g/cm³ 𝑃𝑔á𝑠 = 𝑃𝐴𝑡𝑚+ 𝑃𝑑𝑔ℎ = 𝑃𝑔á𝑠 = 760𝑚𝑚𝐻𝑔+ 64.3 = Lei de Boyle ➢O volume de certa quantidade de gás mantido à temperatura constante é inversamente proporcional à pressão. P R O F E S S O R R I V E R M A G A L H Ã E S 12 == 2211 VPVP Lei de Avogadro “O volume de um gás mantido a temperatura e pressão constantes é diretamente proporcional à quantidade de matéria do gás” 1 Mol = 6,02 x 1023 moléculas = 22,4 L (CNTP) nV  P R O F E S S O R R I V E R M A G A L H Ã E S 15 P R O F E S S O R R I V E R M A G A L H Ã E S 16 1 MOL = 6,02 x 1023 moléculas = 22,4 L (CNTP) Equação de Clayperon       = M m n 𝑃 = 𝑛 . 𝑅𝑇 𝑉 Combinação das Leis de Boyle, Charles e Avogadro P R O F E S S O R R I V E R M A G A L H Ã E S 17 P R O F E S S O R R I V E R M A G A L H Ã E S 20 7 𝑃𝑉 = 𝑵𝐤𝑇 𝑝𝑥 = −𝑚𝑉𝑥𝑖 L A 8 𝑝𝑥 = 𝑚𝑉𝑥𝑖 ∆𝑝𝑥=−2𝑚𝑉𝑥𝑖 9 ∆𝑡𝑥= 2𝐿 𝑉𝑥𝑖 𝟏𝟎 𝐹𝑚𝑒𝑑𝑖𝑎 = ∆𝑝𝑥𝑖 ∆𝑡 𝐹𝑚𝑒𝑑𝑖𝑎 = 2𝑚𝑉𝑥𝑖 2𝐿 𝑉𝑥𝑖 = 2𝑚𝑉𝑥𝑖 1 𝑥 𝑉𝑥𝑖 2𝐿 = 𝑚𝑉𝑥𝑖 2 𝐿 11 𝐹𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 = ෍ 𝑖=1 𝑁 𝑚𝑉𝑥𝑖 2 𝐿 12 P= 𝑭 𝐴 σ𝑖=1 𝑁 𝒎𝑽𝒙𝒊 𝟐 𝑳 = 𝑚 𝐀𝐋 σ𝑖=1 𝑁 𝑉𝑥𝑖 2 (13) 𝐀𝐋=V X y P R O F E S S O R R I V E R M A G A L H Ã E S 21 (12) P= 𝐹 𝐴 σ𝑖=1 𝑁 𝑚𝑉𝑥𝑖 2 𝐿 = 𝑚 𝐴𝐿 σ𝑖=1 𝑁 𝑉𝑥𝑖 2 16 𝑉2= 𝑉𝑥 2 + 𝑉𝑦 2 + 𝑉𝑧 2 =3 𝑉𝑥 2 𝑉𝑥 2 = 𝑉2 3 (15) 𝑉𝑥 = 𝑉𝑦 = 𝑉𝑧 (12) P= 𝒎 𝑨𝑳 σ𝒊=𝟏 𝑵 𝑽𝒙𝒊 𝟐 x 𝑵 𝑵 (12)P= 𝑵 𝒎 𝑽 σ 𝑽𝒙𝒊 𝟐 𝑵 (14) PV= 𝑵m σ 𝑽𝒙 𝟐 𝑵 é 𝒂𝒎é𝒅𝒊𝒂 𝒅𝒂 𝒗𝒆𝒍𝒐𝒄𝒊𝒅𝒂𝒅𝒆 𝒅𝒆 𝒕𝒐𝒅𝒂𝒔 𝒂𝒔 𝒎𝒐𝒍é𝒄𝒖𝒍𝒂𝒔 (17) PV= 𝑵m 𝑽𝟐 𝟑 x 𝟐 𝟐 (17) PV= 𝟐 𝟑 𝑵m 𝑽𝟐 𝟐 (13) 𝐀𝐋=V PV= 𝟐 𝟑 𝑵𝑲 (18)𝑲𝒄𝒊𝒏é𝒕𝒊𝒄𝒂 =m 𝑽𝟐 𝟐 N= 𝟑𝑷𝑽 𝟐𝑲 P R O F E S S O R R I V E R M A G A L H Ã E S 22 7 𝑃𝑉 = 𝑵𝐤𝑇 𝐤𝑇 = 𝑷𝑽 𝑵 𝐾 = 𝟑 𝟐 𝐤𝑇 Mede o grau de agitação térmica média das moléculas 𝐾 N= 𝟑𝑷𝑽 𝟐𝑲 𝐤𝑇 = 𝑷𝑽 𝟑𝑷𝑽 𝟐𝑲 𝐤𝑇 = 𝑷𝑽 𝑷𝑽 𝒙 𝟐𝑲 𝟑 𝐤𝑇 = 𝟐 𝟑 𝐾 Misturas gasosas: ➢ Lei das pressões parciais (Lei de Dalton): P R O F E S S O R R I V E R M A G A L H Ã E S 25 Pt = P1 + P2 + ... Pn P R O F E S S O R R I V E R M A G A L H Ã E S 26 𝑃𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 = (𝑛𝑵2 + 𝑛𝑶2 + 𝑛𝐻𝑒 ). 𝑅𝑇 𝑉 𝑃𝑔á𝑠 = 𝑛1. 𝑅𝑇 𝑉 𝑃𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 = 𝑛1 . 𝑅𝑇 𝑉 1 + 𝑛1. 𝑅𝑇 𝑉 2 + 𝑛1. 𝑅𝑇 𝑉 3 + 𝑛1 . 𝑅𝑇 𝑉 4……𝑛1. 𝑅𝑇 𝑉 𝑛 𝑃 = 𝑛 . 𝑅𝑇 𝑉 Mistura de gases e pressões parciais ttt n n V RTn V RTn P P 1 1 1 == FRAÇÃO EM QUANTIDADE DE MATÉRIA P R O F E S S O R R I V E R M A G A L H Ã E S 27 ttt n n RTVn RTVn P P 111 == P R O F E S S O R R I V E R M A G A L H Ã E S 30 A 500ºC e 93,2 kPa= (0,919 Atm),o vapor de enxofre tem densidade de 3,710 Kg/m³. qual a fórmula molecular do enxofre nessas condições. Exercício 𝑴 = 𝟑, 𝟕𝟏𝟎𝒈/𝑳. 𝟎, 𝟎𝟖𝟐𝟎𝟓𝑨𝒕𝒎. 𝑳/𝒎𝒐𝒍. 𝑲.𝟕𝟕𝟑𝑲 𝟎, 𝟗𝟏𝟗𝑨𝒕𝒎 𝒅 = 𝑷𝑴 𝑹𝑻 𝑴 = 𝟑,𝟕𝟏𝟎𝒈/𝟎,𝟎𝟖𝟐𝟎𝟓/𝒎𝒐𝒍.𝟕𝟕𝟑 𝟎, 𝟗𝟏𝟗 molgM /256 919,0 305,235 == Sx gx gMoldeS 832 256 256 321 == −−−−−−−− −−−− P R O F E S S O R R I V E R M A G A L H Ã E S 31 A 500ºC e 93,2 kPa= (0,919 Atm),o vapor de enxofre tem densidade de 3,710 Kg/m³. qual a fórmula molecular do enxofre nessas condições. Exercício ( ) kPa KKMolJmkg M 2,93 773../314,8.3/710,3 = ( ) ( )RT PM d = ( ) 919,0 773./08205,0/710,3 molg M = molgM /256 919,0 305,235 == Sx gx gMoldeS 832 256 256 321 == −−−−−−−− −−−− P R O F E S S O R R I V E R M A G A L H Ã E S 32 Qual o peso molecular de uma amostra de substância que pesa 0,970 g e ocupa o volume de 200 mL a 99 ºC e 733 mmHg. Exercício RESOLUÇÃO ( ) ( )RT PM d = ( ) P dRT M = 𝑴 = 𝟒, 𝟖𝟓𝒈/𝑳. 𝟎, 𝟎𝟖𝟐𝟎𝟓𝑨𝒕𝒎. 𝑳/𝑴𝒐Ԧ𝒍. 𝑲.𝟑𝟕𝟐𝑲 𝟎, 𝟗𝟔𝟒𝑨𝒕𝒎 = 𝟏𝟓𝟑, 𝟓𝟔𝒈/𝑴𝒐𝒍 Mol g M 154= V m d = Lg L g d /85,4 20,0 970,0 == P R O F E S S O R R I V E R M A G A L H Ã E S 35 Coleta de gás sobre a água: P R O F E S S O R R I V E R M A G A L H Ã E S 36 P R O F E S S O R R I V E R M A G A L H Ã E S 37 ➢ Explicação para o comportamento de um gás. ➢ Considera apenas o movimento molecular. Teoria Cinética Molecular: Afirmações de Rudolf Clausius: 3. As forças atrativas e repulsivas entre as moléculas são desprezíveis. P R O F E S S O R R I V E R M A G A L H Ã E S 40 1. Os gases consistem em grande número de moléculas que estão em movimento. 2. O volume do gás é desprezível comparado ao volume total (0,1%). Teoria cinética molecular P R O F E S S O R R I V E R M A G A L H Ã E S 41 1. O gás consiste em moléculas de massa m movimentando-se aleatoriamente e incessante. 2. O tamanho das moléculas é desprezível no sentido de que os diâmetros são muito menores do que a distancia média percorrida entre as colisões; 3. As moléculas interagem brevemente, e raramente, através de colisões elásticas. 4. As energias podem ser transferidas entre as moléculas em suas colisões, porém a energia cinética média das moléculas não varia com o tempo, ou seja, as colisões são perfeitamente elásticas. 5. A energia cinética média das moléculas é proporcional à temperatura absoluta. Afirmações de Rudolf Clausius: P R O F E S S O R R I V E R M A G A L H Ã E S 42 Efusão e difusão molecular ➢ Efusão: Fuga das moléculas de um gás de um lugar de maior pressão para um de menor, através de um pequeno orifício. ➢ Difusão: Espalhamento de uma substância no espaço ou em uma segunda substância. M RT u 3 = u representa a velocidade quadrática média (vqm). P R O F E S S O R R I V E R M A G A L H Ã E S 45 Lei de Graham 1 2 2 1 M M r r = P R O F E S S O R R I V E R M A G A L H Ã E S 46 P R O F E S S O R R I V E R M A G A L H Ã E S 47 P R O F E S S O R R I V E R M A G A L H Ã E S 50 A que temperatura das moléculas de hidrogênio, H2, têm a mesma velocidade média quadrática que as moléculas de nitrogênio, N2, a 455ºC. Usar R=8,31 kg.m²/(s².K.mol), MM (N2)=28 g/mol),MM (H2)=2 g/mol). Exercício M RT u 3 = 2 3 2 3 22 MN RT MH RT NH uu = = 28 728.31,8.3 2 .31,8.3 22 = = T NH uu 465,12 18,648 18,648465,12 18,648465,12 = = = T T T ( ) ( ) KTTT 52 2 52 2 465,12 18,648 ===== Gases reais: desvios do comportamento ideal n RT PV = Como para um gás perfeito, Z=1 em quaisquer condições, o desvio de Z em relação a 1 é uma midida do afastamento do gás em relação o comportamento ideal. ( )1=n P R O F E S S O R R I V E R M A G A L H Ã E S 51 Z V V m m = 0 Z RT pVm = ZRTpVm = ➢ A altas pressões o desvio de comportamento ideal é grande e diferente para cada gás. Gases reais: desvios do comportamento ideal P R O F E S S O R R I V E R M A G A L H Ã E S 52 Exemplo ➢ Se 1,000 mol de um gás ideal estivesse confinado em um volume de 22,41 L a 0,0°C, exerceria uma pressão de 1 atm. Use a equação de Van der Waals e as constantes dadas para estimar a pressão exercida por 1,00 mol de Cl2(g) em 22,41 L a 0,0°C. 2 2 49,6 mol atmL a  = e mol L 05620b ,= P R O F E S S O R R I V E R M A G A L H Ã E S 55 𝒑 = 𝒏𝑹𝑻 𝑽 − 𝒏𝒃 − 𝒏𝟐𝒂 𝑽𝟐 P R O F E S S O R R I V E R M A G A L H Ã E S 56 2 2 V an nbV nRT p − − = 𝑝 = 1.0 . 0,08205 . 273 22,41 − 1,0 . 0,0562 − (1)2 . 6,49 22, 42 𝑝 = 1.0,08205.273 22,41 − 1.0,0562 − 12. 6,49 (22, 41)2 = 22,39965 22,3438 − 0,01293447 𝑝 = 1,002499575 − 0,01293447 = 0,989𝑎𝑡𝑚 P R O F E S S O R R I V E R M A G A L H Ã E S 57