Uma amostra de ar é coletada sobre água a 20^circ C. No equilíbrio a pressão total do ar úmido é 1 atm . A pressão de vapor da égua no equilíbrio, a 20^circ C, é 17,54 Torr; a composição do ar seco é 78 mol % de N2, 21 mol % de O2 e 1 mol% de Ar.
Calcule as frações molares de nitrogênio, oxigênio, argônio e água na mistura úmida.

Passo 1

Beleza, vamos lá! O exercício fala sobre uma amostra de ar coletada sobre água a 20°C, onde a pressão total é de 1 atm. A gente precisa calcular as frações molares de nitrogênio (N₂), oxigênio (O₂), argônio (Ar) e água (H₂O) na mistura úmida. Nesse caso, vamos usar conceitos de pressão parcial e frações molares para resolver.

Passo 2

Primeiro, vamos entender que a pressão total do ar úmido é a soma das pressões parciais de todos os componentes presentes. Isso significa que:
Ptotal = PN2 + PO2 + PAr + PH2O
Sabemos que Ptotal = 760, Torr e . Como 1 atm equivale a 760 Torr, vamos converter a pressão total para Torr para facilitar os cálculos:

Passo 3

Agora, a pressão parcial dos gases secos (N₂, O₂ e Ar) será a pressão total menos a pressão da água:
Pgases secos = Ptotal - PH2O = 760, Torr - 17,54, Torr = 742,46, Torr

Passo 4

Sabendo a composição do ar seco, podemos calcular as pressões parciais de N₂, O₂ e Ar. As porcentagens são:
  • N₂: 78%
  • O₂: 21%
  • Ar: 1%
Vamos calcular cada pressão parcial multiplicando a fração molar pela pressão dos gases secos:
PN2 = 0,78 times 742,46, Torr approx 578,05, Torr
PO2 = 0,21 times 742,46, Torr approx 155,92, Torr
PAr = 0,01 times 742,46, Torr approx 7,42, Torr

Passo 5

Agora, para encontrar as frações molares na mistura úmida, usamos a fórmula:
chii = PiPtotal
Onde chiN2 = 578,05760 approx 0,761 é a fração molar do componente chiO2 = 155,92760 approx 0,205 e chiAr = 7,42760 approx 0,0098 é a pressão parcial desse componente.
Vamos calcular cada fração:
chiH2O = 17,54760 approx 0,023

Resposta

As frações molares na mistura úmida são aproximadamente:
  • Nitrogênio (N₂): 0,761
  • Oxigênio (O₂): 0,205
  • Argônio (Ar): 0,0098
  • Água (H₂O): 0,023

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