Prática Constante R Dos Gases 2f2w5n

1. INTRODUÇÃO Lei dos Gases A Lei dos Gases foram criadas por físico-químicos entre os séculos XVII e XIX. As três leis dos gases são denominadas: Lei de Boyle (transformação isotérmica), Lei de GayLussac (transformação isobárica) e a Lei de Charles(transformação isométrica). Cada uma delas contribuíram para os estudos sobre os gases e suas propriedades, a saber: volume, pressão e temperatura. Gases Os gases são fluidos que não possuem forma, nem volume próprio, ou seja, a forma e o volume dos gases dependem diretamente do recipiente no qual estão inseridos. Isso ocorre porque as moléculas dos gases, diferente dos sólidos, estão separadas umas das outras. Gases Ideais Note que os chamados “Gases Ideais” ou “Gases Perfeitos”, são modelos idealizados, utilizados para facilitar o estudo sobre os gases, uma vez que a maioria deles se comportam como um "gás ideal". Importante ressaltar que as três leis dos gases expõem o comportamento dos gases perfeitos, na medida que uma das grandezas, seja pressão, temperatura ou volume, é constante, enquanto outras duas são variáveis. Algumas características que definem os gases ideais são: Movimento desordenado e não interativo entre as moléculas, colisão das moléculas dos gases são elásticas, ausência de forças de atração ou repulsão, possuem massa, baixa densidade e volume desprezível. Lei de Boyle A Lei de Boyle-Mariotte, proposta pelo químico e físico irlandês Robert Boyle (1627-1691), apresenta a transformação isotérmica dos gases ideais, de modo que a temperatura permanece constante, enquanto a pressão e o volume do gás são inversamente proporcionais. Lei de Gay-Lussac A Lei de Gay-Lussac, proposta pelo físico e químico francês, Joseph Louis Gay-Lussac (1778-1850), apresenta a transformação isobárica dos gases, ou seja, quando a pressão do gás é constante, a temperatura e o volume são diretamente proporcionais. Lei de Charles A Lei de Charles, proposta pelo físico e químico francês Jacques Alexandre Cesar Charles (1746-1823), apresenta a transformação isométrica ouisocórica dos gases perfeitos, ou seja, o volume do gás é constante, enquanto a pressão e a temperatura são grandezas diretamente proporcionais. Equação de Clapeyron

A Equação de Clapeyron foi formulada pelo físico-químico francês Benoit Paul Émile Clapeyron (1799-1864). Essa equação consiste na união das três leis dos gases, na qual relaciona as propriedades dos gases dentre: volume, pressão e temperatura absoluta.

Gases reais A equação de van der Waals (1873), exemplo de uma equação mais abrangente que a Lei dos Gases Ideais, leva em conta forças intermoleculares através de 2 parâmetros empíricos (a e b) que refletem as forças atuantes em cada gás.

 

O volume ocupado agora é menor que antes (V − nb): o b reflete forças microscópicas de repulsão o b está relacionado ao volume molar do líquido ou sólido após a mudança de fase A pressão é subtraída por um fator proporcional ao parâmetro a: o Relação com as forças atrativas (que diminuem a pressão) o (> força atrativa) =⇒ (> a) =⇒ (> entalpia de vaporização)

2. OBJETIVO Com esta prática, queremos determinar a constante R dos gases empregando as equações de Clapeyron e Van der Waals. 3. PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL

Pesa-se uma certa quantidade de fita de magnésio limpa e seca (0,01 a 0,036g). Enrole a fita de magnésio no fio de cobre que se acha fixado à rolha de borracha. Na bureta de gás coloque um volume 25 a 35 mL da solução de HCl e complete-a com água destilada. Não agite a bureta. Introduza a rolha contendo a fita de magnésio na bureta e verifique se ela está fixa. Tampa-se com o dedo indicador a extremidade do tubo de vidro inserido na rolha e inverta a bureta com cuidado, Coloque-a em um béquer contendo água pura. Observe atentamente a trajetória descendente da solução de ácido clorídrico até iniciar a reação com o magnésio que é notada pelo desprendimento de bolhas de gás. Quando todo o magnésio tiver reagido, feche novamente com o indicador a extremidade do tubo (rolha de borracha) e transfira com cuidado a bureta de gás para um cilindro contendo água. Iguale os níveis de água (interno, nível de água na bureta e externo, nível de água no cilindro) para que a pressão interna se torne igual à pressão atmosférica. Anote o volume de gás medido nestas condições. Leia no barômetro a pressão atmosférica e anote o valor. Leia a temperatura ambiente e anote o valor. 4. APRESENTAÇÃO DOS RESULTADOS a. TABELA 01: Valores obtidos experimentalmente Grupo

Massa Mg (g)

(p.V) mmHG.L

Hidrogênio n/mol

V/ml

P/mm Hg

(n.T) mol.K

01

0,010

02

0,014

03

0,02

04

0,024

05

0,03

06

0,034

4,11 x 104

5,76 x 104

8,20 x 104

9,87 x 104

1,234 x 10-3 1,39 x 103

10,1

665,6

6,72

0,122

18,0

665,6

11,98

0,171

22,0

664,2

14,61

0,245

27,5

664,2

18,26

0,299

35,0

662,8

23,19

0,374

48,0

668,2

32,07

0,410

Temperatura Ambiente: 25°C – Pressão: 23,8 atm. b. TABELA 02: Valores da Constante Universal dos gases calculada: Grupo 01 02 03 04 05 06 5. GRÁFICOS

Gás Ideal R/atm.L.K-1.mol-1 0,0747 0,0922 0,0811 0,0904 0,0861 0,1050

% -8,91 12,36 -1,19 -2,02 4,93 28,3

Gás Real R/atm.L.K-1.mol-1 0,0746 0,0949 0,0813 0,0844 0,0860 0,1053

% -9,05 15,6 -0,92 2,89 4,83 28,27

a. n/mol x V/L – Hidrogênio

[19/03/2015 11:48:00 Plot: ''Graph1''] Linear Regression fit of dataset: Table1_2, using function: A*x+B Y standard errors: Unknown From x = 0,000411 to x = 0,00139 B (y-intercept) = -0,0045940956025326 +/- 0,00381202031053763 A (slope) = 34,7359375328033 +/- 3,94680447861882 -------------------------------------------------------------------------------------Chi^2/doF = 1,10060676763347e-05 R^2 = 0,950894998469655

O coeficiente angular do gráfico A=34,7359 +/- 3,94 corresponde ao Volume Molar médio das amostras.

b. (P x V) x (n x T)

[19/03/2015 12:00:41 Plot: ''Graph1''] Linear Regression fit of dataset: Table1_2, using function: A*x+B Y standard errors: Unknown From x = 0,122 to x = 0,41 B (y-intercept) = -2,87514669756056 +/- 2,98479721214627 A (slope) = 76,5473659379169 +/- 10,3238882839554 -------------------------------------------------------------------------------------Chi^2/doF = 6,77725442897497 R^2 = 0,932175912591552 O coeficiente angular do gráfico A=76,547 +/- 10,32 indica a Constante R dos gases em mmHg.L.mol-1.K-1 Se convertermos o valor da pressão para P atm teremos R=0,101 +/-0,0136 atm.L.mol-1.K-1 com =23,08% 6. CONCLUSÃO Os gases reais apresentam comportamento semelhante aos gases ideais quando se encontram submetidos a baixas pressões e altas temperaturas. Sob a condição de mesma temperatura e quantidade de matéria, o gás real apresenta menor pressão que o gás ideal. Além disso, quanto mais adjacente da unidade estiver o valor do fator de compressibilidade mais próximo da idealidade se encontra o gás. O valor desse parâmetro se aproxima de 1,00 quando o gás se encontra a baixas pressões e altas temperaturas. Todas as substâncias gasosas apresentam fatores de compressibilidade iguais caso estejam submetidas às mesmas pressões e temperaturas reduzidas.