Volume parcial dos gases em misturas

Considerando uma mistura gasosa, o volume que cada gás ocupa na mistura corresponde ao volume parcial do gás na mistura.

Por exemplo, digamos que em determinada temperatura e pressão constantes, haja em um cilindro de 50 L uma mistura que contenha três gases genéricos A, B e C, sendo que a composição dessa mistura em volume é de 60% do gás A, 25% do gás B e 15% do gás C. Isso nos informa que se o gás A fosse isolado, nas mesmas condições, ele ocuparia 60% do volume do cilindro, o que corresponde a um volume de 30 L. Se o gás B também fosse isolado, nas mesmas condições, ele ocuparia um volume de 12,5 L, e o gás C ocuparia 7,5 L.

Veja que, se somarmos esses volumes parciais de cada gás, o resultado será exatamente o volume total da mistura: 30 + 12,5 + 7,5 = 50 L. Então, podemos fazer a seguinte generalização:

V_total = V₁ + V₂ + V₃ + ... ou V_total = Σv

Exemplo: Qual o volume parcial do gás nitrogênio (N₂) em 5 L de uma mistura com 40% de N₂ em volume?

Resolução:

Pela explicação, temos: 40% de 5 L = 2 L

O volume parcial do gás nitrogênio (N₂) em 5 L de uma mistura é de 2 L.

Uma segunda maneira de calcular o volume parcial dos gases em uma mistura é através da equação de Clapeyron (P . V_gás = n_gás . R . T):

V_gás = n_gás . R . T
                    P

Analogamente, para o cálculo do volume total da mistura, podemos usar a seguinte expressão:

V_total = ΣnRT
                P 

Uma terceira maneira de calcular o volume total e os volumes parciais dos gases em uma mistura gasosa consiste em usar a fração em quantidade de matéria:

X _Gás= n_Gás = V_gás = % em volume de gás
             Σn     V_total                    100%

Essa porcentagem em volume é chamada de fração volumétrica.

Voltando ao exemplo do gás nitrogênio na mistura de 5 L, poderíamos calcular o valor do seu volume parcial pela equação da fração molar, como é mostrado a seguir:

V_N2 = 40% . 5 L = 2 L
            100%