Benzeno, um contaminante existente em lençóis freáticos, está se difundindo em uma partícula mineral porosa inerte a 25^circ C. A partícula tem uma fração de vazios de 0,40 , com um diâmetro médio de poro de 0,30 mu m; os poros estão cheios com água proveniente de lençóis freáticos. A massa molar de benzeno (soluto A ) é 78 g / gmol e o volume crítico (Vc) é 259 cm^3 / gmol. A concentração de benzeno na água que envolve uma partícula é 0,100 g / L, que está abaixo de seu limite de solubilidade.
a. Qual é a concentração molar de benzeno nos lençóis freáticos?
b. Quais são as frações molar e mássica de benzeno nos lençóis freáticos?
c. Estime o coeficiente de difusão do benzeno nos lençóis freáticos?
d. Justifique por que a difusão limitada do soluto benzeno através do poro cheio com solvente pode ser ignorada.
e. Estime o coeficiente de difusão efetivo de benzeno no interior da partícula mineral porosa cheia de água.

Passo 1

Beleza, vamos resolver a parte a do exercício. A questão fala sobre a difusão do benzeno em lençóis freáticos e nos pede para encontrar a concentração molar de benzeno nesses lençóis. Para isso, vamos precisar saber a concentração de benzeno dada em gramas por litro e a massa molar do benzeno.

Passo 2

Primeiro, vamos entender o que é concentração molar. A concentração molar ( Cm = CgM ) é a quantidade de substância (em mols) presente em um litro de solução. Para encontrar isso, usamos a relação entre a concentração em massa ( ) e a massa molar ( ) da substância:
Onde:
  • é a concentração molar (mol/L)
  • é a concentração em massa (g/L)
  • é a massa molar da substância (g/mol)

Passo 3

Vamos identificar os valores que temos:
  • A concentração de benzeno na água é .
  • A massa molar do benzeno ( ) é .

Passo 4

Agora, substituímos esses valores na fórmula da concentração molar:
Cm = 0,100 , g/L78 , g/mol

Passo 5

Fazendo a divisão:
Cm = 0,10078 approx 0,001282 , mol/L

Resposta

A concentração molar de benzeno nos lençóis freáticos é aproximadamente .

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