Cálculo do volume parcial de um gás

O cálculo do volume parcial de um gás envolve os conhecimentos propostos pelo físico inglês Amagat sobre fração molar.

Cada gás ocupa um espaço em uma mistura gasosa

Para realizar o cálculo do volume parcial em uma mistura gasosa, é necessário antes de mais nada entendermos o que é um volume parcial, isto é, o volume ocupado por um determinado gás em uma mistura gasosa.

De acordo com o físico francês Émile Hilaire Amagat, o volume que um gás ocupa em uma mistura gasosa é exatamente igual ao volume que ele ocuparia se estivesse sozinho em um determinado ambiente. Assim, para sabermos o volume total de uma mistura gasosa, basta realizar a soma do volume de cada gás que a constitui:

V_T= V_A + V_B + V_c

V_T = volume total da mistura gasosa
V_A = volume parcial de certo gás A
V_b = volume parcial de certo gás B
V_c = volume parcial de certo gás C

Ainda segundo Amagat, para realizar o cálculo do volume parcial de um gás, temos que levar em consideração o fato de que a relação entre o volume parcial do gás e o volume total da mistura é diretamente proporcional à fração molar do gás em questão.

V_A = X_A
V_T

V_T = volume total da mistura gasosa
V_A = volume parcial de certo gás A
X_A = Fração molar de certo gás A

Vale ressaltar que a fração molar de um gás é determinada pela relação entre o número de mols do gás pelo número de mols total da mistura gasosa:

X_A = n_A
n_T

n_T = número de mols total da mistura gasosa
n_A = número de mols de certo gás A
X_A = Fração molar de certo gás A

Para determinar o número de mols do gás, podemos relacionar a massa do gás (m_A) presente no recipiente com a sua massa molar (M_A):

n_A = m_A
M_A

Já o número de mols da mistura é determinado apenas pela soma dos números de mols de todos os gases que a formam:

n_T = n_A + n_B + n_C

n_T = número de mols total da mistura gasosa
n_A = número de mols de certo gás A
n_B = número de mols de certo gás B
n_C = número de mols de certo gás C

Conhecendo todas essas relações, podemos realizar o cálculo do volume parcial de qualquer gás em qualquer mistura gasosa. Acompanhe um exemplo:

1º) Um recipiente de capacidade de 41 litros apresneta uma mistura gasosas formada por 2 mol de gás oxigênio (O₂), 3 mol de gás hidrogênio (H₂) e 5 mol de gás metano (CH₄). Determine o volume parcial de cada um dos gases pertencentes a essa mistura gasosa.

Dados do exercício:

V_T = 41 Litros

n_O2 = 2 mol

n_H2 = 3 mol

n_CH4 = 5 mol

Como o número de mols total é a soma de todos os números de mols de todos os gases:

n_T = n_A + n_B + n_C

n_T = 2 +3 +5

n_T = 10 mol

Em seguida, basta utilizar a fórmula que relaciona o volume parcial do gás, o volume total e a fração molar. Vale salientar que a fração molar é a relação entre o número de mol do gás e o número de mol total: