TEXTO-EP-108-“GASES EM AÇÃO : O SHOW DAS MOLÉCULAS”

Esse é o terceiro episódio da nossa série sobre o estudo dos gases!  Se você ainda não ouviu os episódios 106 e 107, corre lá na sua plataforma favorita de áudio. e escuta — eles são essenciais pra entender essa jornada gasosa do começo ao fim! Vamos começar com uma recapitulação rapidinha. Quando a gente mantém a quantidade de matéria constante, aquela letrinha "n", e varia pressão, volume e temperatura, a gente usa a equação:     

   , P e V são pressão e volume, T é a temperatura — sempre em Kelvin! E os subscritos 1 e 2 representam os estados inicial e final.   Mas... e quando todas essas variáveis mudam juntas e a gente quer saber a quantidade de gás, por exemplo? Aí entra a estrela do dia: a equação de Clapeyron!

A equação é simples e poderosa:  PV = nRT  , Onde: P é pressão (em atm), V é volume (em litros), n é o número de mols, T é a temperatura (em Kelvin), e R é a constante universal dos gases. Aliás, R pode ter diferentes valores dependendo da unidade usada, mas no geral a gente usa: R = 0,082 atm·L·mol⁻¹·K⁻¹

Vamos pra um exemplo prático!  Imagina que você tem 5,0 L de gás oxigênio, a 300 K e sob pressão de 2,5 atm. Quanto isso dá em mols e em massa?

A partir da equação de Clapeyron,  usamos a equação: n = PV / RT, substituindo os valores   n = (2,5 × 5,0) / (0,082 × 300) = 0,508 mol

E como a massa molar do oxigênio(O₂) é 32 g/mol, a massa será:  m = n × M = 0,508 × 32 = 16,3 g

Falando em mols, você sabia que 1 mol de gás ideal ocupa 22,4 litros em CNTP?

Sim! CNTP é o padrão que usamos aqui no Brasil — 0 °C e 1 atm. Já as condições de Pressão e Temperatura padrão(STP), usado pela IUPAC, considera 1 bar de pressão.

E por isso, em STP, o volume molar ideal é 22,7 L/mol. Quase igual, mas com aquela diferença nerd que a gente ama!

Você sabia que dá pra calcular a densidade de um gás a partir da equação de Clapeyron?

Tudo começa com a equação: PV = nRT ,  agora, lembrando que o número de mols (n) pode ser escrito como a razão entre a massa (m) e a massa molar (M), ou seja:    n = m/M

Substituindo isso na equação de Clapeyron, temos: PV = (m/M)RT

Reorganizando a equação, podemos isolar a densidade. Como densidade é massa por volume, ou seja, d = m/V, chegamos à expressão:

d = PM / RT

Essa fórmula nos mostra que a densidade de um gás depende da pressão (P), da massa molar (M), da temperatura (T) e da constante dos gases (R). Uma forma prática e poderosa de entender o comportamento dos gases em diferentes condições!

Vamos a um exemplo prático?  Qual é a densidade do gás oxigênio (O₂) sob pressão de 1,10 atm e temperatura de 35 °C?

Passo 1: Converter a temperatura para Kelvin

Lembrando que a temperatura na equação dos gases deve estar em Kelvin:
T = 35 + 273 = 308 K

Passo 2: Aplicar a fórmula da densidade

A equação é:  d = (P × M) / (R × T)

Onde:

• P = 1,10 atm
• M = 32 g/mol (massa molar do O₂)
• R = 0,082 atm·L/mol·K
• T = 308 K 

Substituindo os valores: d = (1,10 × 32) / (0,082 × 308)

d ≈ 35,2 / 25,26  

d ≈ 1,39 g/L

E dá pra fazer o caminho inverso também! Se souber a densidade, a pressão e a temperatura, dá pra calcular a massa molar do gás. 

A Lei de Avogadro é linda: mesmo volume, mesma temperatura e mesma pressão → mesmo número de partículas, não importa o gás!

Isso mesmo! Por isso, 1 L de H₂ tem o mesmo número de moléculas que 1 L de O₂ em CNTP:

6,02 × 10²³ moléculas!

E se dobrar o número de mols, dobra o volume também! A equação é: V₁/n₁ = V₂/n₂

Agora vamos de Lei de Dalton! Em uma mistura de gases, a pressão total é a soma das pressões parciais:

P_total = P₁ + P₂ + ...P_n

Quer um exemplo? Aqui vai:

Temos uma mistura gasosa formada por dois gases:

• Oxigênio (O₂) a 0,8 atm
• Nitrogênio (N₂) a 0,2 atm

Qual é a pressão total da mistura?

Segundo a Lei de Dalton, a pressão total de uma mistura gasosa é a soma das pressões parciais de cada gás presente. Em outras palavras:

P_total = P_O₂ + P_N₂

Substituindo os valores: P_total = 0,8 atm + 0,2 atm = 1,0 atm

 E dá pra calcular a pressão parcial com fração molar também:    , lembrando que