O conhecimento dos gases e de suas propriedades
é de grande importância na química, uma vez que os gases estão sempre presentes
em nosso dia-a-dia. De fato, o ar que respiramos é indispensável à nossa vida,
como também à vida de todos os animais e vegetais. Vários elementos químicos importantes
estão presentes em substância gasosas em condições ambientes: H2, N2,
Cl2 e os gases nobres. Muitos compostos químicos importantes também são
gasosos: CO2, CO, NO, NO2, N2O, NH3,
SO2, H2S, HCl, CH4, etc.
Quando estudamos um gás, devemos sempre
considerar as seguintes grandezas fundamentais: a massa, o volume, a pressão e
a temperatura. As influências da pressão e da temperatura são tão grandes que
realmente só tem sentido mencionarmos o volume de um gás fornecendo sua pressão
e sua temperatura. Diante disso, vamos ver quais são as unidades das grandezas mais
usadas nos cálculos das transformações gasosos, para isso vamos conceituar
volume, pressão e temperatura de um gás ideal ou perfeito (seria o gás que obedece,
rigorosamente, às leis físicas dos gases; em quaisquer condições de pressão e
temperatura e também deveria encaixar-se perfeitamente no modelo descrito pela
teoria cinética). Na prática tal gás não existe, o que existe é o gás real (gás
que se assemelha mais ao gás ideal, teórico, à medida que a pressão diminui e a
temperatura aumenta).
Resumido, em relação às variáveis de estado,
admitiremos o seguinte modelo de comportamento para o gás ideal:
Volume
O volume que um gás ideal ocupa é igual ao
volume do recipiente que o contém. O volume das partículas é desprezível em
relação ao volume do recipiente.
A IUPAC (União Internacional de Química Pura e
Aplicada) adota o Sistema Internacional de Unidades, SI, em suas publicações. No SI o volume é expresso em metros cúbicos,
m3. Em Química, como trabalhamos em pequena escala, utilizamos muito o litro,
L, e o mililitro, mL (sendo que 1 mL é igual a 1 cm3). Os fatores de conversão
são:
Sendo, L = litro, mL = mililitro; cm3
= centímetro cúbico e m3 = metro cúbico.
Pressão
A pressão que um gás exerce é o resultado das colisões
das partículas do gás contra as paredes do recipiente que o contém; essas colisões
ocorrem sem variação da energia total (desde que o gás esteja em equilíbrio térmico
com o meio externo).
A IUPAC e o SI adotam o pascal, Pa, como
unidade de pressão, sendo que: 1 pascal é a pressão exercida por uma força de
newton, uniformemente distribuída sobre uma superfície plana de 1 metro
quadrado de área, perpendicular à direção da força. A pressão em pascal, Pa, é
expressa em:
P pascal, porém, é uma unidade de pressão
relativamente pequena; por exemplo, a pressão de 1 Pa equivale aproximadamente àquela
que uma camada fina de manteiga exerce sobre uma fatia de pão. Por isso é
preferível trabalhar em kPa (quilopascal). Os fatores de conversão são:
Sendo, Pa = pascal; atm = atmosfera; torr = torricelli;
cmHg = centímetro de mercúrio e mmHg = milímetro de mercúrio.
Temperatura
A temperatura termodinâmica (T) é diretamente
proporcional à energia cinética média das partículas que constituem o gás.
No Brasil a unidade de temperatura mais adotada
é o grau Celsius, simbolizado por °C. Em Química trabalhamos muito com o
kelvin, K, denominada temperatura termodinâmica, que é adotada pelo Sistema
Internacional de Unidades e, portanto, pela IUPAC. A variação de temperatura de
1 °C é igual à variação de 1 K. Os fatores de conversão são:
Sendo, TK = temperatura em Kelvin e
Tc = temperatura em graus Celsius ou centígrado.
😖Saiba o porquê a temperatura Kelvin é considerada temperatura absoluta; aprenda também a converter a temperatura TK em Tc e vice-versa.
Esperamos ter contribuído!
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