A composição do ar seco em porcentagem ponderal (isto é, em massa), ao nível do mar, é aproximadamente 75,5 % de N2, 23,2 % de O2 e 1,3% de Ar. Considerando uma amostra de 110 g, qual é a pressão parcial de cada componente quando a pressão total é igual a 1,20 atm? (Considerar as seguintes massas molares: N2=28,02 g / mol, O2=32,00 g / mol e Ar=39,95 g/mol.)

Passo 1

Vamos resolver um exercício de Química envolvendo gases e suas pressões parciais. O enunciado nos dá a composição percentual em massa do ar seco ao nível do mar, uma amostra de 110 g desse ar e a pressão total. Vamos precisar usar conceitos de molaridade, frações molares e a Lei de Dalton das Pressões Parciais para calcular a pressão exercida por cada gás individualmente.

Passo 2

Primeiro, vamos determinar a massa de cada componente na amostra de 110 g.
  • Massa de N2: 75,5% de 110 g
  • Massa de O2: 23,2% de 110 g
  • Massa de Ar: 1,3% de 110 g

Passo 3

Calculando as massas:
Massa de N2 = 75,5100 times 110,g = 83,05,g
Massa de O2 = 23,2100 times 110,g = 25,52,g
Massa de Ar = 1,3100 times 110,g = 1,43,g

Passo 4

Agora, vamos converter essas massas em número de mols usando as massas molares fornecidas.
n = massamassa molar
Calculando os mols de cada gás:
nN2 = 83,05,g28,02,gmol approx 2,964,mol
nO2 = 25,52,g32,00,gmol approx 0,798,mol
nAr = 1,43,g39,95,gmol approx 0,0358,mol

Passo 5

Vamos somar os mols de todos os componentes para encontrar o número total de mols na amostra.
ntotal = nN2 + nO2 + nAr = 2,964 + 0,798 + 0,0358 approx 3,798,mol

Passo 6

Com o número total de mols, podemos encontrar a fração molar de cada gás, que é a proporção de mols de cada componente em relação ao total.
chiN2 = nN2ntotal = 2,9643,798 approx 0,780
chiO2 = nO2ntotal = 0,7983,798 approx 0,210
chiAr = nArntotal = 0,03583,798 approx 0,0094

Passo 7

Agora, aplicamos a Lei de Dalton das Pressões Parciais, que diz que a pressão parcial de cada gás é igual à fração molar desse gás multiplicada pela pressão total.
PN2 = chiN2 times Ptotal
PO2 = chiO2 times Ptotal
PAr = chiAr times Ptotal
Dado que a pressão total Ptotal é 1,20 atm:
PN2 = 0,780 times 1,20,atm approx 0,936,atm
PO2 = 0,210 times 1,20,atm approx 0,252,atm
PAr = 0,0094 times 1,20,atm approx 0,011,atm

Resposta

As pressões parciais são aproximadamente:
PN2 = 0,936,atm, PO2 = 0,252,atm, PAr = 0,011,atm

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