o química É a ciência que estuda a composição e as transformações que podem ocorrer na matéria, em qualquer uma de suas formas. Uma das áreas de estudo mais importantes da química é a dos gases.
o conceito de gás foi criada pelo químico belga Jan van Helmont. Para explicar o comportamento dos gases, diferentes equações matemáticas foram desenvolvidas usando ferramentas estatísticas. No entanto, foi necessário simplificar e modificar essas equações porque elas não funcionavam para todos os tipos de gases, então diferentes modelos de gás foram definidos (gás ideal y gás real , entre outras aproximações intermediárias). Por exemplo: nitrogênio, hélio, metano.
Nesse sentido, foram estabelecidas três leis para relacionar de forma geral o volume, a temperatura e a pressão dos gases:
- Lei de Boyle-Mariotte. Afirma que a pressão de um gás é inversamente proporcional ao seu volume a temperatura constante.
- lei de charles. Afirma que o volume ocupado por uma quantidade de gás é diretamente proporcional à sua temperatura a uma dada pressão.
- Lei de Gay-Lussac. Afirma que a pressão de um gás é diretamente proporcional à sua temperatura a volume constante.
Onde P1, V1 y T1 são a pressão inicial, o volume e a temperatura do gás, respectivamente, e P2, V2 y T2 são as finais
Assim, relacionando as três leis, obtemos a Lei Geral do Gás ,
PV/T=C Onde C é uma constante que depende da quantidade de gás.
- Gases inertes
Exemplos de Gás Ideal
o gás ideal É um modelo teórico que representa um gás que realmente não existe. É uma ferramenta para facilitar um grande número de cálculos matemáticos, pois simplifica muito o comportamento complexo de um gás. Este gás é considerado constituído por partículas que não se atraem nem se repelem e cujas colisões são absolutamente elásticas. É um modelo que falha se o gás for submetido a altas pressões e baixas temperaturas.
o equação geral de gases ideais resulta da combinação das leis de Boyle-Mariotte, Charles e Gay Lussac com a lei de Avogadro. A lei de Avogadro afirma que, se diferentes substâncias gasosas estiverem contidas em volumes iguais e submetidas à mesma pressão e temperatura, elas terão o mesmo número de partículas. Assim, a equação de estado do gás ideal é:
Onde n é o número de moles do gás e R é a constante do gás igual a 8,314 J/Kmol.
Não é possível elaborar uma lista específica de gases ideais por se tratar de uma gas hipotético. Podemos enumerar um conjunto de gases (entre eles os gases nobres) cujo tratamento pode ser aproximado ao dos gases ideais, pois as características são semelhantes, desde que as condições de pressão e temperatura sejam normais.
- Nitrogênio (N)2)
- Oxígeno (O2)
- Hidrogênio (H)2)
- Dióxido de carbono (CO2)
- Hélio (Ele)
- Néon (Ne)
- Argônio (Ar)
- Krypton (Kr)
- Xenón (Xe)
- Radônio (Rn)
Exemplos de gases reais
Los gases reais São aqueles que possuem um comportamento termodinâmico e, portanto, não seguem a mesma equação de estado dos gases ideais. Em alta pressão e baixa temperatura, os gases devem inevitavelmente ser considerados reais, pois nesse caso as interações entre suas partículas aumentam.
o diferença substancial entre o gás ideal e o gás real é que este último não pode ser comprimido indefinidamente, mas que sua capacidade de compressão é relativa aos níveis de pressão e temperatura.
Diferentes equações foram desenvolvidas para explicar o comportamento dos gases reais. Uma das mais importantes é a fornecida por Van der Waals em 1873, que deve ser aplicada em condições de alta pressão. o equação de Van der Waals é representado como:
Onde uma y b são constantes referentes à natureza de cada gás.
A lista a seguir apresenta alguns exemplos de gases reais, embora também se possam acrescentar aqueles que já foram listados como gases ideais, mas desta vez em um contexto de alta pressão e/ou baixa temperatura.
- Amônia (NH3)
- Metano (CH4)
- Etano (CH3CH3)
- Eteno (CH2CH2)
- Propano (CH3CH2CH3)
- Butano (CH3CH2CH2CH3)
- misturas de gases
- Misturas gás-sólido
- misturas gás-líquido