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Misturas de Gases

A pressão e o volume totais das misturas de gases são iguais às somas das pressões e dos volumes parciais dos gases que compõem a mistura.

 Praticamente todos os “gases” com os quais temos contato no cotidiano não são exatamente gases isolados, mas sim misturas de gases. Não conseguimos diferenciar muito bem porque toda mistura gasosa é homogênea, ou seja, apresenta uma única fase, um único aspecto em toda a sua extensão. O melhor exemplo é o ar que respiramos, que é composto basicamente por 78% do volume em massa de gás nitrogênio (N2), 21% de gás oxigênio (O2) e 1% de outros gases, principalmente o gás nobre argônio (Ar), que está presente em uma porcentagem de quase 1% .

Outros exemplos de misturas gasosas que encontramos no dia a dia são o gás de cozinha, que se trata, na verdade, de uma mistura dos gases propano (C3H8) e butano (C4H10); e os cilindros usados para respiração por alpinistas e mergulhadores, que são misturas gasosas de nitrogênio e oxigênio, como o ar, mas enriquecidos com oxigênio (a quantidade de oxigênio armazenada nos cilindros deve ser de 42% em volume).

Visto que estão tão presentes em nosso cotidiano, torna-se importante estudar o comportamento das misturas de gases. Dois aspectos são os mais importantes: a pressão e o volume que esses gases exercem nas misturas das quais participam. Essas grandezas são chamadas de pressão e volume parciais dos gases e correspondem à pressão ou ao volume que o gás exerce ou ocupa de forma individual dentro da mistura nas mesmas condições de temperatura e pressão que a mistura se encontra, e não corresponde à pressão ou ao volume que ele possuía antes de entrar para a mistura gasosa.

Além disso, o estudo dessas grandezas nas misturas gasosas apresenta somente o aspecto quantitativo, e não o qualitativo, ou seja, independe da natureza ou do tipo do gás, mas depende somente da quantidade de matéria (número de mols) dos gases. Isso significa que as relações que serão estudadas adiante e que serão mencionadas para um gás dentro da mistura são válidas também para todos os outros gases que participam da mesma mistura gasosa. É óbvio que, para tal, considera-se que os gases não reagem entre si.

Como depende da quantidade de matéria, podemos concluir o seguinte: Visto que a equação de estado dos gases ou equação de Clapeyron faz as seguintes relações entre as grandezas dos gases: P . V = n . R . T, para as misturas gasosas, teremos:

P . V = (n1 + n2 + n3 + ...) . R . T

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ou

P . V = Σn . R . T

A lei de Dalton diz o seguinte sobre a pressão dos gases nas misturas:

A pressão total exercida por uma mistura gasosa é igual à soma das pressões parciais dos gases que compõem a mistura.”

Ptotal = P1 + P2 + P3 + P4 ou P = Σp

Isso significa que, por exemplo, se a pressão do ar for de 1,0 atm, a pressão parcial do N2 será de 0,78 (78% da pressão total), a pressão parcial de O2 será igual a 0,21 (21% da pressão total da mistura) e a pressão parcial do argônio será de 0,01% (1% da pressão total da mistura).

Essa Lei de Dalton é mostrada também pela fração em quantidade de matéria (X) que relaciona a quantidade de matéria em mol de cada gás com a quantidade de matéria total da mistura:

XY = _nY__
       nTOTAL

A fração em quantidade de matéria também é proporcional à relação entre a pressão parcial do gás e a pressão total da mistura gasosa, como mostrado mais acima:

XY =    PY     
          
PTOTAL

Com base na Equação de Clapeyron e na Lei de Dalton acima, o físico francês Émile Hilaire Amagat (1841-1915) criou a lei de Amagat, que diz o seguinte sobre o volume dos gases nas misturas:

O volume total de uma mistura gasosa é igual à soma dos volumes parciais dos gases que compõem a mistura.”

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

Podemos também determinar em porcentagem em volume, que é chamada de fração volumétrica:

X Gás= nGás = Vgás = % em volume de gás
             Σn     Vtotal                    100%

Para entender melhor como calcular e aplicar a Lei de Dalton e a Lei de Amagat para as misturas gasosas, veja os textos:

- Pressão parcial (Lei de Dalton);

- Volume parcial dos gases em misturas

Exemplos de misturas gasosas
Exemplos de misturas gasosas
Publicado por: Jennifer Rocha Vargas Fogaça
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Lista de Exercícios

Questão 1

(Unifor-CE) Em um recipiente de 1,0 L, há um sistema gasoso em equilíbrio, contendo três gases A, B e C. Suas pressões parciais são, respectivamente, 0,2 atm, 0,5 atm e 0,7 atm. Sobre esse sistema pode-se afirmar que

I. a pressão total do sistema é 1,4 atm.

II. o gás A tem o menor volume molar parcial.

III. o gás C contribui com o maior número de moléculas na mistura.

É verdadeiro o que se afirma em

a) I, somente.

b) III, somente.

c) I e II, somente.

d) II e III, somente.

e) I, II e III.

Questão 2

(Furg-RS) O ar é uma mistura de gases. Mais de 78% dessa mistura é de nitrogênio. O oxigênio representa cerca de 21%. O argônio 0,9% e o dióxido de carbono, 0,03%. O restante é constituído de outros gases. O volume ocupado pelo oxigênio nessa mistura, em um ambiente de 10 L, é:

a) 2,1 L

b) 4,7 L

c) 10 L

d) 17,7 L

e) 22,4 L

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