O aumento do dióxido de, carbono atmosférico tem como conseqüência o aumento da concentração đé dióxido de carbono dissolvido nos corpos dágua na natureza. Use a lei de Henry e os dados da Tabela 6.1 para calcular a solubilidade do
em água, a
, quando sua pressão parcial é (a)
, (b) 100 kPa .
Passo 1
Beleza, vamos resolver esse exercício juntos! A questão fala sobre como o aumento do dióxido de carbono (CO₂) na atmosfera faz com que mais CO₂ se dissolva na água. Para isso, vamos usar a Lei de Henry, que é um conceito da química que relaciona a pressão de um gás com a sua solubilidade em um líquido. Precisamos calcular quanta quantidade de CO₂ se dissolve na água a 25°C quando a pressão parcial dele é de 4,0 kPa e de 100 kPa.
Passo 2
Primeiro, vamos entender a Lei de Henry. Ela diz que a solubilidade de um gás em um líquido é diretamente proporcional à pressão parcial desse gás sobre o líquido. A fórmula da Lei de Henry é:
Onde:
- $ C $ é a solubilidade do gás (quantidade de gás dissolvido por unidade de volume de líquido),
- $ k_H $ é a constante de Henry para aquele gás no líquido específico e temperatura dada,
- $ P $ é a pressão parcial do gás.
Passo 3
Agora, precisamos do valor da constante de Henry ($ k_H $) para o CO₂ na água a 25°C. Essa constante geralmente está disponível em tabelas específicas, como a Tabela 6.1 mencionada no exercício. Para o nosso cálculo, vamos assumir que o $ k_H $ para o CO₂ na água a 25°C é aproximadamente:
Mas precisamos ter atenção às unidades da pressão. Nosso exercício dá a pressão em kPa, então vamos converter $ k_H $ para unidades compatíveis. Sabemos que:
Portanto, convertendo $ k_H $ para $ mol/(L·kPa) $:
Passo 4
Agora, vamos calcular a solubilidade do CO₂ para a pressão parcial de 4,0 kPa usando a fórmula da Lei de Henry:
Substituindo os valores:
Passo 5
Fazendo o mesmo para a pressão parcial de 100 kPa:
Substituindo os valores:
Resposta
A solubilidade do CO₂ em água a 25°C é aproximadamente:
- a) $ 1,30 \times 10^{-3} , mol/L $ quando a pressão parcial é 4,0 kPa.
- b) $ 3,26 \times 10^{-2} , mol/L $ quando a pressão parcial é 100 kPa.