Volume parcial

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O gás carbônico apresenta um volume parcial no ar atmosférico
O gás carbônico apresenta um volume parcial no ar atmosférico

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por Diogo

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Por Diogo Dias

O físico francês Emile Hilaire Amagat (conhecido pelos seus estudos com fluidos e gases), ao realizar estudos com misturas gasosas, formulou uma lei que passou a ser denominada de lei do volume parcial ou lei de Amagat.

De acordo com Amagat, volume parcial é o espaço que um gás ocupa dentro de um recipiente quando está misturado com outros gases, ou seja, quando forma uma mistura gasosa. Veja uma representação do volume parcial:

Representação de uma mistura gasosa sendo submetida a uma pressão
Representação de uma mistura gasosa sendo submetida a uma pressão

Na imagem, podemos verificar que existe uma mistura gasosa formada por dois gases diferentes (moléculas vermelhas e moléculas verdes) que está sendo submetida à pressão de um êmbolo. Se retirarmos um desses gases, o êmbolo descerá e a pressão aumentará, pois o espaço sofrerá diminuição.

Saída de um gás diminui o volume
Saída de um gás diminui o volume

Assim, de acordo com Amagat, em uma mistura gasosa formada pelos gases A e B, se o gás A ocupa um volume de 30 L e o gás B ocupa um volume de 50 L (VA), a mistura gasosa ocupa um volume total de 80 L (VB). Isso porque a soma dos volumes parciais dos gases de uma mistura é sempre igual ao volume total (Vt).

Vt = VA + VB

Fórmula para cálculo do volume parcial

Em seus estudos experimentais, Amagat descobriu que o volume parcial de cada gás (VA) é diretamente proporcional à sua fração molar (XA) e inversamente proporcional ao volume total (Vt), como podemos observar na fórmula a seguir:

VA = XA
Vt        

A fração molar de um gás é calculada pela divisão do número de mol do gás (nA) em questão pelo número de mol total dos gases (nt) presentes na mistura gasosa, segundo a fórmula:

XA = nA
       nt

Podemos utilizar a fórmula para cálculo do volume parcial de um gás substituindo a fração molar do gás pelos componentes presentes na fórmula individual dessa fração, da seguinte forma:

VA = nA 
Vt     n

Caso o número de mol do gás não seja fornecido, podemos calculá-lo pela divisão entre a massa (mA) fornecida no exercício e sua massa molar (MA):

nA = mA 
       MA

a) Relação entre o volume parcial e a pressão parcial

O volume parcial e a pressão parcial são duas leis que regem o comportamento das misturas gasosas. Como em ambas as leis temos a relação entre a variável (pressão ou volume) de um gás específico e a variável da mistura (total), que é igual à fração molar do gás, podemos realizar a seguinte relação:

Se:

VA = XA
Vt       

E:

PA = XA
Pt        

Logo:

VA = P
Vt    P

Exemplo de cálculo do volume parcial

Exemplo: Sabendo que uma mistura gasosa contém 19 g de F2 e 16 g de SO2 e que está contida em um recipiente cujo volume é de 44,8 L e na temperatura de 0 ºC, qual será o volume parcial do gás F2 nessa mistura?

a) 29,68L

b) 26,89L

c) 29,86L

d) 28,96L

e) 26,98L

Dados fornecidos pelo exercício:

  • mF2 = 19 gramas;

  • MF2 = 38 g/mol (resultante da multiplicação por 2 da massa molar do flúor, que é 19);

  • mSO2 = 16 gramas;

  • MSO2 = 64 g/mol (resultante da multiplicação por 2 da massa molar do oxigênio, que é 16, somada à massa do enxofre, que é 32 g/mol);

  • Vt = 44,8 L;

  • T = 0oC;

  • PF2 = ?

Passo 1: determinar o número de mol do F2 a partir da massa fornecida pelo exercício e da massa molar do F2.

nF2 = mF2 
       MF2

nF2 = 19 
       38

nF2 = 0,5 mol

Passo 2: determinar o número de mol do SO2 a partir da massa fornecida pelo exercício e da massa molar do SO2.

nSO2 = mSO2
          MF2

nSO2 = 16 
          64

nSO2 = 0,25 mol

Passo 3: determinar o número de mol total pela soma dos números de mol encontrados nos passos anteriores:

nt = nF2 + nSO2

nt = 0,5 + 0,25

nt = 0,75 mol

Passo 4: calcular o volume parcial do F2 a partir do número de mol total, do número de mol do F2 encontrado e do volume total fornecido:

VA = nA
Vt    n

 VA  0,5 
44,8    0,75

0,75.VA = 44,8.0,5

0,75.VA = 22,4

VA = 22,4
       0,75

VA = 29,86 L


Por Me. Diogo Lopes Dias

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