1º Ano - Ensino Médio - Noturno - Química - Mistura gasosas / Pressão parcial.

TEMA: Pressões Parciais

Conceitos Básicos 

Quase todos os “gases” com os quais temos contato no cotidiano não são exatamente gases isolados, mas sim misturas de gases. Não conseguimos diferenciar muito bem porque toda mistura gasosa é homogênea, ou seja, apresenta uma única fase, um único aspecto em toda a sua extensão. O melhor exemplo é o ar que respiramos, que é composto basicamente por 78% do volume em massa de gás nitrogênio (N2 ), 21% de gás oxigênio (O2 ) e 1% de outros gases, principalmente o gás nobre argônio (Ar), que está presente em uma porcentagem de quase 1% . 

O “gás de cozinha” é uma mistura formada principalmente pelos gases butano (C4 H10 ) e propano (C3 H8 ). Nos cilindros dos mergulhadores, muitas vezes, o oxigênio é misturado com o gás hélio. Podemos imaginar a formação de uma mistura gasosa da seguinte maneira:

Temos inicialmente vários gases, em recipientes separados (1, 2, 3,..., i ). Evidentemente cada gás terá seu próprio volume (V1 , V2 , V3 , ..., Vi ), sua própria pressão (P1 , P2 , P3 , ..., Pi ) e sua própria temperatura (T1 , T2 , T3 , ..., Ti ). A seguir, todos os gases são misturados em um único recipiente, de volume V, mantido à temperatura T. O que acontece? Pelo que será explicado a seguir, podemos antecipar que, se os gases  são perfeitos e não reagem entre si, a mistura se comportará como se fosse um gás único, obedecendo às mesmas leis e fórmulas já vistas para os gases isolados. 

Além disso, o estudo dessas grandezas nas misturas gasosas apresenta somente o aspecto quantitativo, e não o qualitativo, ou seja, independe da natureza ou do tipo do gás, mas depende somente da quantidade de matéria (número de mols) dos gases. Isso significa que as relações que serão estudadas adiante e que serão mencionadas para um gás dentro da mistura são válidas também para todos os outros gases que participam da mesma mistura gasosa. É óbvio que, para tal, considera-se que os gases não reagem entre si. 

Relação entre os gases iniciais e a mistura final 

Na mistura final, a quantidade total de mols é a soma das quantidades de mols de todos os gases iniciais.

MEDIDAS DA POLUIÇÃO 

Atualmente há vários gases nocivos que poluem a atmosfera, principalmente nas grandes cidades. Alguns desses gases existem no ar, em quantidades extremamente pequenas. Por isso, é comum que suas concentrações sejam dadas em ppm ou em ppb:

Quando se expressam concentrações desse modo, deve-se, ainda, indicar as unidades utilizadas — gramas, litros, mols etc. Assim, por exemplo, quando se diz que há 5 ppm de CO, em mols, no ar, significa que há 5 mols (ou moléculas) de CO em cada 1 milhão de mols (ou moléculas) de ar. 

Pressão parcial (Lei de Dalton) 

Podemos perceber que quando os jogadores brasileiros vão para lugares de maior altitude, como a Bolívia, México ou Colômbia eles sentem uma dificuldade para se adaptarem à pressão atmosférica. 

O estudo das pressões parciais que os gases presentes no ar e em outras misturas exercem, causando a pressão total da mistura, explica por que isso acontece. Vejamos como: 

A lei de Dalton para misturas gasosas diz que: A pressão total de uma mistura gasosa é a soma das pressões parciais de todos os gases componentes da mistura

O ar que respiramos ao nível do mar é uma mistura de gases, em que os principais são o nitrogênio, que corresponde a cerca de 80% da composição do ar; e o oxigênio, que corresponde a quase 20% do ar, e a pressão é de 100 000 Pa.  Em La Paz, porém, a pressão atmosférica é igual a 60 000 Pa e a porcentagem de gás oxigênio é 40% menor que ao nível do mar. 

Observe que a porcentagem é a mesma que ao nível do mar. Isso acontece em praticamente todo o mundo. Mas o que muda é a quantidade de matéria (n) de todos os gases e, conforme explicado, isso altera a pressão total da mistura, que no caso é a pressão atmosférica, que diminui com o aumento da altitude.   

Por outro lado, em profundidades muito grandes, a pressão dos gases aumenta. A cada 10 m, a pressão aumenta em torno de 1 atm. As pressões parciais dos gases nitrogênio e oxigênio aumentam muito, e se uma pessoa respirá-los, ela pode ter vários problemas graves. É por isso que mergulhadores precisam usar cilindros contendo oxigênio diluído em hélio. 

ATIVIDADES

01 - A adaptação dos integrantes da seleção brasileira de futebol à altitude de La Paz foi muito comentada em 1995, por ocasião de um torneio, como pode ser lido no texto abaixo. “A seleção brasileira embarca hoje para La Paz, capital da Bolívia, situada a 3.700 metros de altitude, onde disputará o torneio continental”. A adaptação deverá ocorrer em um prazo de 10 dias, aproximadamente. O organismo humano, em altitudes elevadas, necessita desse tempo para se adaptar, evitando-se, assim, risco de um colapso circulatório. (Adaptado da revista Placar, edição fev. 1995.) 

A adaptação da equipe foi necessária principalmente porque a atmosfera de La Paz, quando comparada à das cidades brasileiras, apresenta: 

A) menor pressão e menor concentração de oxigênio. 

B) maior pressão e maior quantidade de oxigênio. 

C) maior pressão e maior concentração de gás carbônico. 

D) menor pressão e maior temperatura. 

02 - (UFPI) Sabemos que o gás etileno C2 H4 emitido pelas próprias frutas é responsável por seu amadurecimento. A resposta que explica por que uma penca de bananas amadurecem mais rápido quando “abafada” (fechada em um saco plástico), do que em uma fruteira é: 

A) menor grau de umidade. 

B) maior pressão parcial do gás etileno. 

C) menor temperatura ambiente. 

D) ausência de luz. 

03 - (Cftce/2005) Quanto aos gases, é CORRETO afirmar que: 

A) sob pressão de uma atmosfera e temperatura ambiente, um mol de qualquer gás ocupa o volume de 22,4 litros. 

B) a equação de estado que relaciona volume, temperatura, pressão e massa de um gás é chamada equação de Clapeyron. 

C) nas transformações isométricas, o volume varia, enquanto a temperatura e a pressão permanecem constantes. 

D) a 1 atm, 760 mmHg e 273 K, o volume de um mol de gás depende de sua posição na tabela periódica. 

04 - Numa área de praia, a brisa marítima é uma consequência da diferença no tempo de aquecimento do solo e da água, apesar de ambos estarem submetidos às mesmas condições de irradiação solar. No local (solo) que se aquece mais rapidamente, o ar fica mais quente e sobe, deixando uma área de baixa pressão, provocando o deslocamento do ar da superfície que está mais fria (mar). 

À noite, ocorre o processo inverso ao que se verifica durante o dia.

Como a água leva mais tempo para esquentar (de dia), mas também leva mais tempo para esfriar (à noite), o fenômeno noturno (brisa terrestre) pode ser explicado da seguinte maneira: 

A) O ar que está sobre a água se aquece mais; ao subir, deixa uma área de baixa pressão, causando um deslocamento de ar do continente para o mar. 

B) O ar mais quente desce e se desloca do continente para a água, a qual não conseguiu reter calor durante o dia. 

C) O ar que está sobre o mar se esfria e dissolve-se na água; forma-se, assim, um centro de baixa pressão, que atrai o ar quente do continente. 

D) O ar que está sobre a água se esfria, criando um centro de alta pressão que atrai massas de ar continental. 

E) O ar sobre o solo, mais quente, é deslocado para o mar, equilibrando a baixa temperatura do ar que está sobre o mar. 

05 - (UFPR) - Um cilindro com dilatação térmica desprezível possui volume de 25 litros. Nele estava contido um gás sob pressão de 4 atmosferas e temperatura de 227 °C. Uma válvula de controle do gás do cilindro foi aberta até que a pressão no cilindro fosse de 1 atm. Verificou-se que, nessa situação, a temperatura do gás e do cilindro era a ambiente igual a 27 °C. (Considere que a temperatura de 0 °C corresponde a 273 K). Assinale a alternativa que apresenta o volume de gás que escapou do cilindro, em litros. 

A) 11,8. 

B) 35. 

C) 60. 

D) 85.