Estudo do Volume Molar e Hipótese de Avogadro

Objetivos

• Determinar o volume molar de um gás;
• Testar a hipótese de Avogadro;
• Compreender os conceitos de reagente limitante e reagente em excesso;
• Determinar quantidades estequiométricas para a produção de produtos;
• Calcular o rendimento percentual de uma reação química.

Introdução

Um dos pontos fundamentais desta experiência é a coleta de um produto gasoso para a determinação do seu volume molar. A hipótese de Avogadro afirma que volumes iguais de gases, sob as mesmas condições de pressão e temperatura, contêm o mesmo número de moléculas. Como cada molécula possui uma massa específica, é possível determinar a massa molecular relativa dos gases a partir do volume ocupado.

Ordem lógica da determinação de massas moleculares:

1. A massa de um litro de qualquer gás corresponde à massa total de suas moléculas;
2. Um litro de qualquer gás contém o mesmo número de moléculas;
3. Portanto, um litro de um gás terá o dobro da massa de outro se suas moléculas forem duas vezes mais pesadas;
4. As massas relativas das moléculas podem ser determinadas pesando volumes iguais de diferentes gases.

Sob Pressão Normal e Temperatura (PNCT) [P = 1 atm e T = 273 K], um litro de hidrogênio pesa 0,09 g e um litro de oxigênio pesa 1,43 g. A proporção entre os pesos é de 1,43 / 0,09 ≈ 15,9 (aproximadamente 16). Assim, a relação entre a massa de uma molécula de oxigênio e uma de hidrogênio é de 16 para 1. As massas atômicas relativas da tabela periódica baseiam-se no volume de 22,4 litros nas CNTP.

O gás é um estado de agregação da matéria em que as substâncias não possuem forma ou volume próprios, adaptando-se aos recipientes que as contêm.

Gás Ideal e Variáveis de Estado

Um gás ideal consiste em partículas pontuais, sem forças de atração ou repulsão, cujas colisões são perfeitamente elásticas. A equação de estado é dada por PV = nRT.

• Volume Molar: É o volume ocupado por um mol de qualquer gás. Sob CNTP, este valor é de 22,4 litros.
• Lei de Avogadro: Volumes iguais de diferentes substâncias gasosas, medidos sob as mesmas condições de pressão e temperatura, contêm o mesmo número de partículas.
• Pressão de um gás: Força exercida pelas colisões das moléculas entre si e contra as paredes do recipiente.
• Volume de um gás: Dimensões do espaço ocupado. Em um sistema fechado, o gás ocupa todo o volume disponível.

Variáveis que influenciam o comportamento dos gases: pressão, temperatura, quantidade de matéria (n), volume e densidade.