Estudo dos gases

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Apostila de Química – 1ª Série – 2011 Estudo dos Gases

Estudo dos Gases
1. Introdução
O estado gasoso tem grande importância teórica e prática. Na prática, os gases são importantes na vida dos vegetais e dos animais (afinal, respiramos), assim como em indústrias e em transportes. O gás natural é um ótimo combustível e mais “limpo” que o carvão e o petróleo. O gás oxigênio, além do usohospitalar, é usado na siderurgia, nos maçaricos de cortar e soldar metais, etc. Do ponto de vista teórico, podemos dizer que o entendimento do papel dos gases foi muito importante para a compreensão das reações químicas. O conhecimento dos gases e de suas propriedades é de grande importância a Química, uma vez que os gases estão sempre presentes em nosso dia a dia. De fato, o ar que respiramos éindispensável à nossa vida, como também à vida de todos os animais e vegetais (vivemos imersos na atmosfera terrestre). Vários elementos químicos estão presentes em substâncias gasosas, em condições ambiente: H2, N2, O2, F2, Cl2, e os gases nobres. Muitos compostos químicos importantes também são gasosos: CO2, CO, NO, NO2, N2O, NH3, SO2, H2S, HCl, CH4, etc.

2. O Estado Gasoso
Toda a matéria éformada por átomos, pequenas partículas continuamente em movimento que se atraem quando estão a curta distância uma das outras mas que se repelem quando se aproximam demasiado. Existem na Natureza uma grande variedade de átomos e novas espécies continuam a ser criadas pelo homem. Cada espécie de átomos forma um elemento. Cada substância ou composto é por sua vez caracterizada pelo arranjo de átomosiguais ou diferentes que a constituem. É costume chamar molécula ao menor conjunto de átomos com as mesmas propriedades que o composto. Tanto os átomos como as moléculas são eletricamente neutros mas podem perder ou adquirir carga eléctrica passando a íons. Os diferentes estados de agregação da matéria correspondem ao maior ou menor grau de liberdade das partículas. Assim, no estado sólido aspartículas encontram-se muito próximas umas das outras e formam com frequência estruturas ordenadas - redes cristalinas. As forças entre as partículas são neste caso de tal modo intensas que elas pouco se afastam da posição de equilíbrio. As oscilações à volta da posição de equilíbrio estão relacionadas com a temperatura do sólido e serão tanto maiores quanto mais alta for essa temperatura. Aumentando atemperatura, isto é, comunicando mais energia às partículas estas podem mesmo afastar-se completamente das posições fixas destruindo-se então a estrutura sólida. Se, porém, se mantiverem forças de coesão entre elas, diz-se que a substância se encontra no estado líquido. Elevando ainda mais a temperatura, as partículas podem adquirir energia cinética suficiente para abandonar a superfície do líquidopassando assim ao estado gasoso. As substâncias que à temperatura e pressão normais estão no estado gasoso chamam-se gases. Nas substâncias no estado sólido ou líquido existem sempre alguns átomos ou moléculas com energia suficiente para se libertarem para o estado gasoso. Por outro lado, no seu movimento desordenado no estado gasoso algumas destas partículas voltarão a chocar com a massa sólidaou líquida sendo recapturadas.

Os átomos ou moléculas no estado gasoso constituem o vapor da substância. Aumentando a temperatura, o número de partículas no estado gasoso aumenta também. Portanto, a todas as substâncias corresponde uma tensão de vapor que é tanto maior quanto mais alta for a temperatura.

No estado gasoso as forças entre as partículas são mais fracas e tornam-se maisimportantes as interações por meio de colisões. O número de colisões depende do número médio de partículas presentes por unidade de volume, isto é, da densidade numérica e da energia das partículas. Esta energia está relacionada com a temperatura do gás. A terceira característica do sistema gasoso a ter em conta é a pressão.

3. O Volume dos Gases
De maneira simplificada podemos dizer que o volume...
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