Soluções - Semana 47

Iniciante

a) Um gás apresenta comportamento mais próximo da idealidade em situações que desfavoreçam interações intermoleculares, isto é, baixas pressões e altas temperaturas, uma vez que sob a ótica da teoria cinética dos gases não há interações (que não sejam colisões elásticas) entre as moléculas de gases.

b) 2 H₂O₂ → 2 H₂O + O₂

c) A concentração da água oxigenada deve ser calculada em termos de concentração de matéria:

[H₂O₂] = 30g H₂O₂ / 100g solução = 30.1,13 g H₂O₂ / 100 mL = 300.1,13 g H₂O₂ / L solução

[H₂O₂] = (300.1,13/34) mol H₂O₂ / L solução = 9,97 mol H₂O₂ / L solução

Assim, 200mL de água oxigenada geram 9,97/(5.2) = 0,997 mol de gás oxigênio, o qual ocupa um volume teórico de:

V^teo(O₂) = n.R.T/P = 0,997.0,08205.298,15/1 = 24,39L O₂

Porém, há um vazamento de 0,240L/s, de modo que se perdeu 0,240.15 = 3,6L de gás, sendo, pois, o volume medido de:

V = V^teo(O₂) – 3,6 = 20,79L

d) Os íons iodeto catalisam a decomposição da água oxigenada, a qual, mesmo que termodinamicamente espontânea, é muito lenta normalmente (a temperatura ambiente) para ser observada experimentalmente.

Intermediário

b) O termo a.[n/V]² corrige a existência de interações intermoleculares entre moléculas de um gás real (o que inexiste segundo a teoria cinética dos gases clássica) – a qual diminui a pressão experimentalmente observada em relação à esperada teoricamente para um gás ideal -, enquanto o termo nb corrige para o volume molecular não desprezível de um gás real (segundo a teoria cinética dos gases, o volume das moléculas dos gases ideais é desprezível) que causa uma leitura de volume maior que aquela esperada para gases ideais.

c) Espera-se um desvio menor para as moléculas de hélio, uma vez que apresentam volume molecular menor (mais próximo do proposto pela teoria cinética dos gases) e são menos importantes as interações intermoleculares (as quais são bem maiores para moléculas de propano, nas quais as dispersões de London são muito mais intensas e relevantes), de modo que há uma maior concordância experimental com o modelo de gás ideal.

d) Segundo a padronização, a concentração de permanganato é de:

2 MnO₄^- : 5 C₂O₄^2-

[MnO₄^-] = 0,1456g Na₂C₂O₄ / 12,35.10^-3 L = 3,519.10^-2 mol MnO₄^- / L

Assim, como 2 MnO₄^- : 5 H₂O₂, temos que:

[H₂O₂]_dil. = 15,05mL MnO₄^- / 15,00 mL H₂O₂ = 0,08827 mol H₂O₂ / L

[H₂O₂]_conc. = (150,0/10,00) . 0,08827 = 1,324 mol H₂O₂ / L

[V_O2] = [H₂O₂]_conc. . RT/2P = 16,20 volumes

Avançado

c) O termo a está relacionado a interações intermoleculares: quanto maior, mais fortes as interações intermoleculares existentes. O termo b está relacionado a volume molecular: quanto maior a molécula, maior o valor de Assim, conclui-se que a ordem é SO₂, H₂, H₂O e N₂:

O primeiro apresenta o maior volume molecular (coeficiente b), logo deve ser o SO₂. O segundo apresenta um valor muito menor que os outros para o coeficientes de interações intermoleculares a, logo deve ser o H₂. O terceiro apresenta valor anormalmente alto de coeficiente a, o que indica interações muito fortes (do tipo ligação de hidrogênio), logo deve ser H₂O. Por exclusão, o último deve ser o N₂.

d) Espera-se um desvio menor para as moléculas de hélio, uma vez que apresentam volume molecular menor (mais próximo do proposto pela teoria cinética dos gases) e são menos importantes as interações intermoleculares (as quais são bem maiores para moléculas de propano, nas quais as dispersões de London são muito mais intensas e relevantes), de modo que há uma maior concordância experimental com o modelo de gás ideal.

e) Rearranjando a equação apresentada (equação de Van der Waals), desprezando o termo nb, temos que:

(P + a.[n/V]²).V = mRT/M

d = M.P’/RT

Sabe-se que a pressão é de modo geral menor no caso em que existem interações intermoleculares, logo, a densidade deve diminuir, uma vez que é diretamente relacionada à pressão P’.