Introdução Fisico-Quimica e Estudo dos Gases.pdf

Aula introdutória de físico química

1. Físico-química
PROF. BÁRBARA LUIZA DA SILVA FREITAS

2. Estudo dos Gases

3. Definição
AFísico-QuímicaéaciênciaqueutilizaeaplicaprincípiosdaFísicaparacompreenderas
propriedadesdassubstânciasquímicaseascaracterísticasdosfenômenosquímicos.
Éumaciênciaexperimentaleteóricaqueutilizadainvestigaçãodemodelosmatemáticos
baseadosemumconjuntodedadosexperimentaisparaexpressarseusprincípiosfundamentais.
Física
Características
dos fenômenos
químicos
Propriedades
das substâncias
químicas

4. Definição
Essaáreaédivididaemdiferentesfrentesqueabordamdesdeocomportamentodassoluções
atéageraçãodeenergiaelétricaatravésdaenergiaquímicadasmoléculas,analisandoos
fenômenosemescalamacroscópicaemicroscópica.
Termodinâmica Cinética Química
Estrutura atômica e
molecular
Área responsável por estudar os efeitos provocados pelas trocas de energia e as mudanças de
estado verificadas nos sistemas.

5. Definição
Essaáreaédivididaemdiferentesfrentesqueabordamdesdeocomportamentodassoluções
atéageraçãodeenergiaelétricaatravésdaenergiaquímicadasmoléculas,analisandoos
fenômenosemescalamacroscópicaemicroscópica.
Termodinâmica Cinética Química
Estrutura atômica e
molecular
Estuda os mecanismos das reações químicas e a velocidade das transformações da matéria.

6. Definição
Essaáreaédivididaemdiferentesfrentesqueabordamdesdeocomportamentodassoluções
atéageraçãodeenergiaelétricaatravésdaenergiaquímicadasmoléculas,analisandoos
fenômenosemescalamacroscópicaemicroscópica.
Termodinâmica Cinética Química
Estrutura atômica e
molecular
Área responsável por relacionar leis e comportamentos observados macroscopicamente através de
modelos da estrutura microscópica.

7. Temas Abordados
Estudo dos Gases
Soluções
Propriedades Coligativas
Termoquímica I
Termoquímica II
Cinética Química
Equilíbrio Químico

8. Distribuição de Pontos
Exercícios –5pts
Trabalho em Grupo –5pts
Prova Final –10pts

9. Estudo dos Gases
Compressibilidade
Expansibilidade

10. Estados da Matéria
Sólido:Nesse estado, as partículas estão bem próximas umas às outras, de modo que não se
movimentam. Estão bem organizadas e, por isso, possuem forma e volume fixos, não podendo
sofrer compressão. O gelo é um bom exemplo disso.
Líquido:Nesse estado, as partículas possuem maior liberdade de movimentação que no estado
sólido, pois estão um pouco mais afastadas umas das outras, havendo certo espaço entre elas.
Por essa razão, as substâncias líquidas, como a água, possuem forma variável, adaptando-se ao
recipiente em que estão contidas, mas não podem ser comprimidas, pois possuem volume
constante.
Gasoso:Nesse estado, as partículas estão bem afastadas umas das outras, possuindo grande
liberdade de movimentação. Por isso, os gases e os vapores, como o vapor de água, não
possuem forma nem volume fixos, conformando-se de acordo com o recipiente e podendo ser
comprimidos.

11. Estudo dos Gases

12. Gás e vapor, são a mesma coisa?
Gás:Substânciaqueemcondições
normaisdetemperaturae,se
apresentamemestadogasoso.
Vapor:Substânciasquese
apresentamemestadosólidoou
líquidoquandoemcondições
normaisdetemperaturaepressão,
porém,aosubmetidasaalguma
alteraçãopodematingiroestado
gasoso.

13. Gás e vapor, são a mesma coisa?
Gás:Substânciaqueemcondições
normaisdetemperaturae,se
apresentamemestadogasoso.
Vapor:Substânciasquese
apresentamemestadosólidoou
líquidoquandoemcondições
normaisdetemperaturaepressão,
porém,aosubmetidasaalguma
alteraçãopodematingiroestado
gasoso.

14. Variáveis do Estado de um Gás
Ovolumedeumcorpoéaquantidade
deespaçoocupadaporele.
1 m³ = 1000L = 1000 dm³;
1 L = 1 dm³ = 1000 cm³ = 1000 mL;

15. Variáveis do Estado de um Gás
Temperaturaéumagrandezafísicaquemedeaenergiacinéticamédia
daspartículasdeumcorpo.Istoé,medeograumédiodeagitaçãodas
partículasdestecorpo.Corposcomelevadatemperaturaapresentam
maioragitaçãodepartículassecomparadoacorposmaisfrios.
Kelvin (K) = Celsius(ºC) + 273

16. Variáveis do Estado de um Gás
Pressãoéaforçaexercidaporunidadede
área,issoé,arazãoentreumaforçaaplicadae
aáreasobreaqualelaestásendoexercida.
1 atm= 760 mmHg = 101325 Pa

17. Variáveis do Estado de um Gás
Pressãoéaforçaexercidaporunidadede
área,issoé,arazãoentreumaforçaaplicadae
aáreasobreaqualelaestásendoexercida.
1 atm= 760 mmHg = 101325 Pa

18. Leis dos Gases Ideais
OperíodoentreoséculoXVIIeofinaldoséculoXIXfoide
grandeimportânciaparaaQuímica,paraaFísico-Química
eparaaCiência.
Algumasinvençõespermitiramquealgunscientistas,
curiososeamantesdanaturezadescobrissem
propriedadesinteressantessobreoestadogasoso;as
relaçõesobservadasentreasvariaçõesnapressão,na
temperaturaenovolumepareciamserasmesmaspara
todososgases.
Estasobservaçõesindicavamqueosgaseseram
obedientesaalgumasleis:sãoaschamadasleisempíricas
dosgases,quejuntasculminamnaEquaçãodeEstado
paraosGasesIdeais.
Termômetro Fahrenheit

19. Leis dos Gases Ideais
OperíodoentreoséculoXVIIeofinaldoséculoXIXfoide
grandeimportânciaparaaQuímica,paraaFísico-Química
eparaaCiência.
Algumasinvençõespermitiramquealgunscientistas,
curiososeamantesdanaturezadescobrissem
propriedadesinteressantessobreoestadogasoso;as
relaçõesobservadasentreasvariaçõesnapressão,na
temperaturaenovolumepareciamserasmesmaspara
todososgases.
Estasobservaçõesindicavamqueosgaseseram
obedientesaalgumasleis:sãoaschamadasleisempíricas
dosgases,quejuntasculminamnaEquaçãodeEstado
paraosGasesIdeais.
Barômetro

20. Gás Ideal
Os gases ideais ou perfeitos são modelos idealizados em que todas as partículas ou moléculas
dos gases colidem-se de modo perfeitamente elástico e então não há nenhuma interação entre
elas, ou seja, não há forças atrativas ou repulsivas entre as partículas.

21. Leis dos Gases Ideais
Em1662,RobertBoylepublicouumtrabalhochamado
"AMolaeoPesodoAr".Nestetrabalho,Boyle
apresentaumasériedeexperimentosondeelemediao
volumedegasesemfunçãodapressãoexercidasobre
estes,emdiferentestemperaturas.
Robert Boyle

22. Leis dos Gases Ideais
Em1662,RobertBoylepublicouumtrabalhochamado
"AMolaeoPesodoAr".Nestetrabalho,Boyle
apresentaumasériedeexperimentosondeelemediao
volumedegasesemfunçãodapressãoexercidasobre
estes,emdiferentestemperaturas.
=
??????
??????
=
????????????
=
????????????
Transformação Isotérmica

23. Leis dos Gases Ideais
Em1787,Charlesestudoubalõesdearquente,
investigandoocomportamentodosgasesquandoeles
eramsubmetidosavariaçõesdetemperatura.
Porém,apenasem1802,outrofrancês,chamadoGay-
Lussac,formalizouosresultadosdeCharlesnaforma
degráficosdefinindoentãoasleisdastransformações
deCharleseGay-Lussac.
Jacques Alexandre
CesarCharles
Joseph Louis
Gay-Lussac

24. Leis dos Gases Ideais
Em1787,Charlesestudoubalõesdearquente,
investigandoocomportamentodosgasesquandoeles
eramsubmetidosavariaçõesdetemperatura.
Porém,apenasem1802,outrofrancês,chamadoGay-
Lussac,formalizouosresultadosdeCharlesnaforma
degráficosdefinindoentãoasleisdastransformações
deCharleseGay-Lussac.
=
??????
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??????
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??????
Transformação Isobárica

25. Leis dos Gases Ideais
Em1787,Charlesestudoubalõesdearquente,
investigandoocomportamentodosgasesquandoeles
eramsubmetidosavariaçõesdetemperatura.
Porém,apenasem1802,outrofrancês,chamadoGay-
Lussac,formalizouosresultadosdeCharlesnaforma
degráficosdefinindoentãoasleisdastransformações
deCharleseGay-Lussac.
=
??????
??????
??????
??????
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??????
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??????
??????
??????
Transformação Isovolumétrica

26. Leis dos Gases Ideais
Em1787,Charlesestudoubalõesdearquente,
investigandoocomportamentodosgasesquandoeles
eramsubmetidosavariaçõesdetemperatura.
Porém,apenasem1802,outrofrancês,chamadoGay-
Lussac,formalizouosresultadosdeCharlesnaforma
degráficosdefinindoentãoasleisdastransformações
deCharleseGay-Lussac.
=
??????
??????
??????
??????
??????
??????
??????
??????
??????
??????
Transformação Isovolumétrica

27. Sistema Aberto e Fechado
Umsistemaquenãopermiteatrocadematériacoma
vizinhança,viaumfluxodemassasatravésdasfronteirasque
separamosistemadesuasvizinhanças,échamadode
sistemafechado.Casocontrário,umsistemaabertoé
identificado.Emumsistemafechado,massasnãoatravessam
asfronteirasqueoseparadesuasvizinhanças.
Amassadeumsistemafechadopermanececonstante,
qualquerquesejaatransformaçãoqueocorranoseu
interior.

28. CNTP
É a sigla para Condições Normais de Temperatura e Pressão.
Trata-se de uma condição experimental com:
Pressão= 1 atm= 760 mmHg = 101 325 Pa
Temperatura= 0°C = 273,15 K

29. Constante de Avogrado
Avogadro,em1811,propôsoquehojeconhecemos
comoprincípiodeAvogadro,quediz:
“Volumes iguais, de quaisquer gases, nas mesmas
condições de temperatura e pressão, apresentam a
mesma quantidade de matéria, ou seja, o mesmo
número de mols ou partículas”.
–Equação de Clapeyron
??????
??????
×??????
??????
??????
??????
×??????
??????
=
??????
??????
×??????
??????
??????
??????
×??????
??????
Lorenzo Romano Amedeo Carlo Avogadro

30. Constante de Avogrado
Estaleilevaemcontaqueosgasessãoextremamente
expansíveisequedevidoaissosuasmoléculasocupam
todooespaçodisponívelnorecipientequeoscontém.
Ouseja,consideraovolumedogáscorrespondenteà
capacidadedorecipienteondeestácontido.
AvogadrohaviaatribuídoonomedeVolumeMolarao
volumeocupadoporummoldequaisquergásnas
condiçõesnormaisdetemperaturaepressão(0ºCe1
atm).ComadeterminaçãodaConstantedeAvogadro
determinou-seovalordovolumemolar,queéde:
V
M
= 22,4L/mol
N
A
= 6,02 x 10
23

31. Densidade dos Gases
Adensidadeéumagrandezaquepodesercalculada
atravésdarelaçãoentreamassaeovolumedocorpo.
Issotambémseaplicaaocasodosgases:
??????á??????
??????
??????á??????
??????
??????á??????
??????á??????
??????×????????????
??????×??????