Indique os cálculos necessários para a determinação da massa molecular de um gás

Antes de introduzir o conceito de massa molar e número de mol, vejamos algumas definições importantes nesse contexto:

→ Termo molar

Molar vem da palavra molécula, mas o que exatamente é uma molécula? É o conjunto de átomos que se ligam por meio de ligações químicas.

→ Massa molecular (MM)

É possível calcular a massa de uma molécula pela soma das massas atômicas de cada átomo que forma a respectiva molécula. O resultado é denominado de Massa Molecular (MM).

Qual seria a massa molecular do gás Sulfídrico (H2S), por exemplo?
Primeiro é preciso saber qual é a massa atômica de cada átomo, que é dada pela Tabela Periódica dos elementos.

Massa atômica do hidrogênio (H) = 1 u.m.a. (unidade por massa atômica)

Massa atômica do enxofre (S) = 32,1 u.m.a.

A massa molecular é a soma das massas atômicas dos átomos.

Obs.: o Hidrogênio da molécula de H2S possui coeficiente 2, por isso, é preciso multiplicar sua massa por 2. Calculando:

Massa molecular do H2S = 1 • 2 + 32,1 = 34,1 u
(H) + (S) = (H2S)

Massa molar e o número de mol

Já a massa molar, assim como o número de mol, relaciona-se com a Constante de Avogadro (6,02 x 1023) por meio do seguinte conceito:

''O número de entidades elementares contidas em 1 mol correspondem à constante de Avogadro, cujo valor é 6,02 x 1023 mol-1.''

Sendo assim, a massa molar é a massa de 6,02 x 1023 entidades químicas e é expressa em g/mol.

Mapa Mental - Mol

* Para baixar o mapa mental, clique aqui!

Exemplo: H2S

Massa Molecular = 34,1 u
Massa molar (M) = 34,1 g/mol

Isso quer dizer que, em 34,1 g/mol de gás sulfídrico, temos 6,02 x 1023 moléculas ou 1 mol de moléculas de gás sulfídrico.

Conclusão

A massa molecular e a massa molar possuem os mesmos valores, o que as difere é a unidade de medida. A massa molar relaciona-se com o número de mols que é dado pela constante de Avogadro.

* Mapa Mental por Me. Diogo Lopes

Por Líria Alves
Graduada em Química

Com exceção dos gases nobres, que são formados por átomos isolados a maioria dos gases são compostos moleculares. Fisicamente, os gases possuem grande capacidade de compressão e expansão, não possuindo nem forma nem volume definidos, pois ocupam o volume a forma do recipiente que os contém.

Há uma diferença entre gás e vapor: o vapor é capaz de existir em equilíbrio com a substância em estado líquido e até mesmo sólido; o gás, por sua vez, é um estado fluido impossível de se liquefazer.

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Temperatura
É a medida da agitação das partículas.
Nos estudos dos gases utiliza-se a escala Kelvin (K), cuja fórmula de conversão em relação à temperatura em graus Celsius (C) é:

K = C+273

Pressão
É a força por unidade de área. No caso dos gases a pressão é resultante do movimento das partículas em choque com as paredes do recipiente que contém o gás. As unidades de medida para a pressão atmosférica medida ao nível do mar são:

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Volume ocupado por um gás
Igual ao volume do recipiente que o contém. As unidades são:

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Mol
Quantidade de uma substância:

CNTP – condições normais de temperatura e pressão (273 K e 1 atm). Nessas condições 1 mol de gás ocupa 22,4 L (volume molar de gases).

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Transformações gasosas

Isotérmica (temperatura constante); caso se diminua o volume do gás (diminuindo o volume do recipiente que o contém), a pressão aumenta:

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Isobárica (pressão constante); caso se aumente a temperatura o volume também aumenta:

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Isocórica ou Isovolumétrica (volume constante); ao se aumentar a temperatura a pressão também aumenta

Equação geral dos gases ideais: se as três propriedades (volume, pressão e temperatura) variarem, a equação será:

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É chamado de gás ideal a todo gás que se comporta conforme as equações acima descritas. Na maioria das vezes os gases não se comportam como gases ideais, e são chamados de gases reais. Usam-se as equações acima, fazendo a adaptação para os casos de gases reais.

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Equação de estado dos gases perfeitos
Mesmo que haja transformações pode-se usar a equação geral dos gases a qualquer momento:

A equação acima relaciona o número de mols de um gás com a temperatura, pressão e volume; ou seja, dados, por exemplo, a pressão, o volume e a temperatura de um gás, é possível calcular quantos mols de gás estão presentes nesse volume.

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Mistura de gases

Toda mistura de gases é um sistema homogêneo. A pressão final alcançada será a soma de todas as pressões parciais dos gases misturados. Por exemplo, caso misturemos 3 gases com pressões parciais de 1, 2 e 3 atm a pressão final será 6 atm.

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Para mistura de n gases a equação será:

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Por generalização:

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Fração molar de cada um dos gases da mistura é a razão entre o número de mols desse gás e o número total de mols.

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Exercícios:

1. (UFU-MG) A atmosfera é composta por uma camada de gases que se situam sobre a superfície da Terra. Imediatamente acima do solo localiza-se uma região da atmosfera conhecida por troposfera, na qual ocorrem as nuvens, os ventos e a chuva. Ela tem uma altura aproximada de 10 km, a temperatura o seu topo é cerca de -50 °C e sua pressão é de 0,25 atm. Se um balão resistente a altas pressões, cheio com gás hélio até um volume de 10 L, a 1,00 atm e 27 °C for solto, o volume deste balão, quando chegar ao topo da troposfera será de:

(Dados: 0 Kelvin = -273 °C)
a. 40,0 L. b.74,1 L. c. 36,3 L. d. 29,7 L.

e. 52,5 L.

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2. (UFMT) Termodinamicamente, o gás ideal é definido como o gás cujas variáveis de estado se relacionam pela equação PV = nRT, em que P é a pressão, V é o volume, T é a temperatura na escala Kelvin, R é a constante universal dos gases e vale R = 0,082 atm.L/mol.K e n é o número de mol do gás.Um recipiente de 20,5 L contém hidrogênio a 27 °C e 9 atm de pressão. Supondo que o hidrogênio comporta-se como um gás ideal, quantos gramas de hidrogênio estão contidos no recipiente?

(Dado: massa molecular do H2 = 2g/mol).

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3. (Fuvest-SP) Indique os cálculos necessários para a determinação da massa molecular de um gás, sabendo-se que 0,800 g desse gás ocupa o volume de 1,12 L a 273 °C e 2,00 atm. Qual valor se encontra para a massa molecular desse gás?

(Dado: R = 0,082 atm.L/mol.K)

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a. A pressão parcial do CO é o dobro da do CH4. b. A pressão parcial CH4 é o triplo da do CO2. c. A pressão parcial do CO2 é ¼ da do CO. d. A pressão parcial do CO é o quádruplo do da CH4.

e. A pressão total é 4 atm.

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Respostas:

1. d.

2. 15g.

4. d.

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