UNIDADE 2
2. Atmosfera: temperatura, pressão e densidade em função da altitude 2.1. Mole, número de Avogadro, Massa Molar O número d...
À  massa de uma mole de uma dada amostra de substância chama-se  massa molar , representa-se por  M  e exprime-se usualmen...
2.2. Volume molar e densidade de um gás <ul><li>As partículas de um gás estão praticamente livres, movimentando-se caotica...
A unidade do Sistema Internacional da pressão é o  pascal  ( Pa ) e representa, por definição, a pressão exercida por uma ...
Relação entre a pressão de um gás e o número de moléculas  (a temperatura e volume constantes) Maior nº moléculas    Maio...
Relação entre a pressão de um gás e o volume (a temperatura constante) (Lei de Boyle-Mariotte) Menor volume    Maior nº c...
Relação entre a pressão de um gás e a temperatura (a volume constante)  (Lei de Gay-Lussac) Maior temperatura    velocida...
Relação entre o volume de um gás e a temperatura (a pressão constante)  (Lei de Charles) Maior temperatura    Maior volum...
Relação entre o volume de um gás e o número de partículas (a pressão e temperatura constantes)  (Lei de Avogadro) Maior qu...
Volume molar <ul><li>É o volume ocupado por uma mole de uma dada substância no estado gasoso, representa-se por  V m  e de...
Densidade de um gás A densidade (  ), ou massa volúmica, se define como a massa dessa substância existente numa unidade d...
2.3. Misturas na atmosfera. Concentração de soluções <ul><li>A atmosfera é, fundamentalmente, uma solução gasosa, na qual ...
<ul><li>A composição quantitativa de uma solução pode ser expressa de várias formas: </li></ul><ul><li>concentração mássic...
<ul><li>Percentagem em massa (% m/m) – indica a massa de soluto expressa numa dada unidade por cada 100 unidades de massa ...
<ul><li>partes por milhão (ppm) – utiliza-se quando temos quantidades muito pequenas de componentes e indica a massa (ou v...
<ul><li>Partes por bilião (ppb) - utiliza-se quando temos quantidades muito pequenas de componentes e indica a massa (ou v...
Quando se pretende preparar uma solução diluída a partir de uma solução mais concentrada, o factor de diluição ( f  ) indi...
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Atmosfera..

  1. 1. UNIDADE 2
  2. 2. 2. Atmosfera: temperatura, pressão e densidade em função da altitude 2.1. Mole, número de Avogadro, Massa Molar O número de partículas existentes numa pequena porção de matéria é extremamente grande e, para o exprimir o número de Avogadro ( N A ) cujo valor é, aproximadamente, 6,023x10 23 . A quantidade de substância ( n ) que contém o número de Avogadro de unidades estruturais (nomeadamente átomos ou moléculas) designa-se por mole , mol . O número de partículas ( N ) numa amostra qualquer obtém-se multiplicando a quantidade química dessas partículas pelo número de Avogadro: N = n x N A
  3. 3. À massa de uma mole de uma dada amostra de substância chama-se massa molar , representa-se por M e exprime-se usualmente em g/mol ou g.mol -1 . O n ú mero que exprime o valor da massa molar (expresso em g/mol) é numericamente igual ao da massa at ó mica relativa (para á tomos) ou massa molecular relativa (no caso de mol é culas). Por exemplo: A r (O) = 16 então M (O) = 16 g/mol M r (H 2 O) = 2 x A r (H) + A r (O) = 2 x 1,01 + 16 = 18,02 então M(H 2 O) = 18,02 g/mol Podemos relacionar a massa ( m ) de uma dada amostra de substância com a sua massa molar (M) e a sua quantidade qu í mica (n) atrav é s da expressão matem á tica:
  4. 4. 2.2. Volume molar e densidade de um gás <ul><li>As partículas de um gás estão praticamente livres, movimentando-se caoticamente e ocupando todo o espaço disponível; </li></ul><ul><li>A matéria não tem forma própria e é muito compressível, logo não tem volume constante; </li></ul><ul><li>Os gases são formados por unidades estruturais muito pequenas relativamente ao volume total que ocupam, pelo que num gás há muito espaço vazio. </li></ul><ul><li>Quando se comprime um gás, as suas unidades estruturais aproximam-se, diminuindo assim o volume por ele ocupado. </li></ul><ul><li>A pressão que um gás exerce sobre a superfície do recipiente que o contém, ou sobre os corpos nele mergulhados, resulta dos choques das moléculas do gás contra essas superfícies; </li></ul><ul><li>A pressão de um gás depende do número de moléculas, do volume ocupado e da temperatura a que se encontra. </li></ul>Características do estado gasoso
  5. 5. A unidade do Sistema Internacional da pressão é o pascal ( Pa ) e representa, por definição, a pressão exercida por uma força de 1N sobre 1m 2 de área de contacto. Existem outras unidades de pressão: a atmosfera (atm), o torricelli (torr), milímetros de mercúrio (mm Hg): 1 atm = 101325Pa  1x10 5 Pa 1 atm = 760 torr Condições PTN Convencionou-se que as condições normais de pressão e temperatura de um gás ( PTN ) são a p = 1atm e T = 273K (0ºC).
  6. 6. Relação entre a pressão de um gás e o número de moléculas (a temperatura e volume constantes) Maior nº moléculas  Maior nº choques  Maior pressão <ul><li>Para um mesmo volume, a temperatura constante, a pressão é directamente proporcional ao número de moléculas: </li></ul>
  7. 7. Relação entre a pressão de um gás e o volume (a temperatura constante) (Lei de Boyle-Mariotte) Menor volume  Maior nº choques  Maior pressão <ul><li>Para uma mesma quantidade de gás, a dada temperatura, a pressão é inversamente proporcional ao volume: </li></ul>
  8. 8. Relação entre a pressão de um gás e a temperatura (a volume constante) (Lei de Gay-Lussac) Maior temperatura  velocidade das moléculas   Maior nº choques  Maior pressão <ul><li>Para uma mesma quantidade de gás, num dado volume, a pressão é directamente proporcional à temperatura absoluta (em kelvin): </li></ul>
  9. 9. Relação entre o volume de um gás e a temperatura (a pressão constante) (Lei de Charles) Maior temperatura  Maior volume <ul><li>Para uma mesma quantidade de gás, a pressão constante, o volume é directamente proporcional à temperatura absoluta (em kelvin): </li></ul>
  10. 10. Relação entre o volume de um gás e o número de partículas (a pressão e temperatura constantes) (Lei de Avogadro) Maior quantidade de gás  Maior nº choques  Maior volume <ul><li>Nas mesmas condições de pressão e temperatura, o volume ocupado por um gás é directamente proporcional à sua quantidade química (número de moles): </li></ul>
  11. 11. Volume molar <ul><li>É o volume ocupado por uma mole de uma dada substância no estado gasoso, representa-se por V m e depende das condições de pressão e temperatura a que se encontra. </li></ul><ul><li>Nas mesmas condições de pressão e temperatura, todos os gases têm o mesmo volume molar. </li></ul><ul><li>O volume molar de um gás nas condições PTN é de 22,4 dm 3 /mol </li></ul>
  12. 12. Densidade de um gás A densidade (  ), ou massa volúmica, se define como a massa dessa substância existente numa unidade de volume: Para uma substância no estado gasoso, é sempre necessário especificar as condições de pressão e temperatura a que se encontra. Para uma mole de substância no estado gasoso:
  13. 13. 2.3. Misturas na atmosfera. Concentração de soluções <ul><li>A atmosfera é, fundamentalmente, uma solução gasosa, na qual se encontram também outras dispersões. </li></ul><ul><li>Dá-se o nome de dispersão a uma mistura de duas ou mais substâncias, em que as partículas de uma fase (fase dispersa) estão disseminadas no seio de outra fase (fase dispersante) . </li></ul><ul><li>Podem classificar-se as dispersões, tendo em conta as dimensões médias das partículas na fase dispersa, como: </li></ul><ul><li>Soluções verdadeiras ou soluções – sistemas homogéneos de uma só fase com partículas com dimensões inferiores a 1nm. </li></ul><ul><li>Soluções coloidais ou colóides – dimensões médias de partículas entre 1nm e 1  m. Ex: fumos, poeiras, nuvens, nevoeiro, neblina. </li></ul><ul><li>Suspensões – sistemas heterogéneos com partículas de dimensões médias superiores a 1  m na fase dispersa visíveis ao microscópio. Ex: smog. </li></ul>
  14. 14. <ul><li>A composição quantitativa de uma solução pode ser expressa de várias formas: </li></ul><ul><li>concentração mássica (c m ) – indica a massa m de soluto existente em cada unidade de volume de solução ( V ). A unidade S.I. é o kg/m 3 mas normalmente utiliza-se g/dm 3 ou g/cm 3 . </li></ul><ul><li>Concentração molar (c) ou molaridade – indica a quantidade química de soluto ( n ) por unidade de volume de solução ( V ). A unidade S.I. é mol/m 3 mas costuma utilizar-se mol/dm 3 . </li></ul><ul><li>Como n = m / M , a relação entre a concentração mássica e molar é: </li></ul>
  15. 15. <ul><li>Percentagem em massa (% m/m) – indica a massa de soluto expressa numa dada unidade por cada 100 unidades de massa de solução. </li></ul><ul><li>Exemplo: Dizer que temos uma solução de HCl a 60% significa que em 100g de solução existem 60g de HCl. </li></ul><ul><li>Percentagem em volume (% V/V) – indica o volume de soluto expresso numa dada unidade por cada 100 unidades de volume de solução. </li></ul><ul><li>Exemplo: Dizer que temos uma solução de etanol a 96% significa que em 100ml de solução existem 96ml de etanol e 4ml de água. </li></ul>
  16. 16. <ul><li>partes por milhão (ppm) – utiliza-se quando temos quantidades muito pequenas de componentes e indica a massa (ou volume) de um dado soluto, expressa numa dada unidade, por um milhão de unidades de massa (ou volume) de solução. </li></ul><ul><li>Exemplo 1: Dizer que há 95ppm de CO 2 na atmosfera poluída é dizer que temos 95g de CO 2 por cada 1000000g de ar ou 95mg de CO 2 em 1000000mg de ar. </li></ul><ul><li>Exemplo 2: Dizer que a concentração de hélio no ar é 5,24ppm (V/V) é dizer que há 5,24cm 3 de hélio por cada 1000000cm 3 de ar. </li></ul>
  17. 17. <ul><li>Partes por bilião (ppb) - utiliza-se quando temos quantidades muito pequenas de componentes e indica a massa (ou volume) de um dado soluto, expressa numa dada unidade, por um bilião de unidades de massa (ou volume) de solução. </li></ul><ul><li>Fracção molar de um componente C numa solução – é o quociente entre a quantidade química de C e a quantidade química total da solução: </li></ul>
  18. 18. Quando se pretende preparar uma solução diluída a partir de uma solução mais concentrada, o factor de diluição ( f ) indica-nos o número de vezes que se deve diluir um dado volume de solução concentrada, de concentração inicial c i , para se obter a solução diluída de concentração final c f :

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