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Cálculo do volume parcial de um gás

O cálculo do volume parcial de um gás envolve os conhecimentos propostos pelo físico inglês Amagat sobre fração molar.

Para realizar o cálculo do volume parcial em uma mistura gasosa, é necessário antes de mais nada entendermos o que é um volume parcial, isto é, o volume ocupado por um determinado gás em uma mistura gasosa.

De acordo com o físico francês Émile Hilaire Amagat, o volume que um gás ocupa em uma mistura gasosa é exatamente igual ao volume que ele ocuparia se estivesse sozinho em um determinado ambiente. Assim, para sabermos o volume total de uma mistura gasosa, basta realizar a soma do volume de cada gás que a constitui:

VT = VA + VB + Vc

  • VT = volume total da mistura gasosa

  • VA = volume parcial de certo gás A

  • Vb = volume parcial de certo gás B

  • Vc = volume parcial de certo gás C

Ainda segundo Amagat, para realizar o cálculo do volume parcial de um gás, temos que levar em consideração o fato de que a relação entre o volume parcial do gás e o volume total da mistura é diretamente proporcional à fração molar do gás em questão.

VA = XA
VT           

  • VT = volume total da mistura gasosa

  • VA = volume parcial de certo gás A

  • XA = Fração molar de certo gás A

Vale ressaltar que a fração molar de um gás é determinada pela relação entre o número de mols do gás pelo número de mols total da mistura gasosa:

XA = nA
       nT

  • nT = número de mols total da mistura gasosa

  • nA = número de mols de certo gás A

  • XA = Fração molar de certo gás A

Para determinar o número de mols do gás, podemos relacionar a massa do gás (mA) presente no recipiente com a sua massa molar (MA):

nA = mA
        MA

Já o número de mols da mistura é determinado apenas pela soma dos números de mols de todos os gases que a formam:

nT = nA + nB + nC

  • nT = número de mols total da mistura gasosa

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  • nA = número de mols de certo gás A

  • nB = número de mols de certo gás B

  • nC = número de mols de certo gás C

Conhecendo todas essas relações, podemos realizar o cálculo do volume parcial de qualquer gás em qualquer mistura gasosa. Acompanhe um exemplo:

1º) Um recipiente de capacidade de 41 litros apresneta uma mistura gasosas formada por 2 mol de gás oxigênio (O2), 3 mol de gás hidrogênio (H2) e 5 mol de gás metano (CH4). Determine o volume parcial de cada um dos gases pertencentes a essa mistura gasosa.

Dados do exercício:

VT = 41 Litros

nO2 = 2 mol

nH2 = 3 mol

nCH4 = 5 mol

Como o número de mols total é a soma de todos os números de mols de todos os gases:

nT = nA + nB + nC

nT = 2 +3 +5

nT = 10 mol

Em seguida, basta utilizar a fórmula que relaciona o volume parcial do gás, o volume total e a fração molar. Vale salientar que a fração molar é a relação entre o número de mol do gás e o número de mol total:

  • Para o Gás Oxigênio:

VO2 = XO2
VT

VO2 = nO2
VT        nT

VO2 = 2
 41      10

10. VO2 = 41.2

VO2 = 82
         10

VO2 = 8,2 L

  • Para o Gás Hidrogênio:

VH2 = XH2
VT

VH2 = nH2
VT       nT

VH2 = 3
 41     10

10. VH2 = 41.3

VH2 = 123
          10

VH2 = 12,3 L

  • Para o Gás Metano:

VCH4 = XCH4
VT

VCH4 = nCH4
VT         nT

VCH4 = 5
 41      10

10. VCH4 = 41.5

VCH4 = 205
           10

VCH4 = 20,5 L

Cada gás ocupa um espaço em uma mistura gasosa
Cada gás ocupa um espaço em uma mistura gasosa
Publicado por: Diogo Lopes Dias

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