Enunciado

Determine a fração molar de dióxido de carbono ( C O 2 ) dissolvida em água na superfície da água a 300 K. A fração molar de C O 2 no ar é 0,006, e a pressão atmosférica local é de 100 kPa.

Passo 1

Animados para continuar?

Aaaaa eu sei que sim kkkk ...

Bom, nós queremos achar a fração molar do C O 2 no ar, certo?

Para achar a fração molar do C O 2 na água nós usamos a Lei de Henry, se lembram?

Se não lembram não tem problema, eu mostro pra vocês:

y C O 2 _ á g u a = P C O 2 H

Bom, vamos ver o que nós temos aqui! Nesta mistura gasosa nós teremos o ar, o C O 2 e vapor de água, ok?

O C O 2 fará parte da fração seca do ar, ou seja, a pressão total menos a pressão oferecida pelo vapor:

P a r   s e c o = P - P v a p o r

Sabemos que:

P = 100   k P a

Para achar a pressão do vapor, nós precisamos fazer uma interpolação usando os dados da Tabela A-9, quando a temperatura é 300 K (27°C):

P s a t = P s a t ,   T 1 + T - T 1 P s a t ,   T 2 - P s a t ,   T 1 T 2 - T 1

Usando:

T 1 = 25 ° C →   P s a t ,   T 1 = 3,169

T 2 = 3 0 ° C →   P s a t ,   T 2 = 4,246

Substituindo:

P s a t = 3,169 + 27 ° C - 2 5 ° C 4,246 - 3,169 3 0 ° C - 2 5 ° C

P s a t = 3,5998   k P a

Então galerinha nós já temos tudo que precisamos:

P v a p o r = P s a t = 3,5998   k P a

Se já temos a pressão do vapor:

P a r   s e c o = 100   k P a - 3,5998   k P a

P a r   s e c o = 96,4   k P a

E aí?

Achamos o que precisávamos? Que nada né!!

Passo 2

Nós achamos a pressão do ar seco, ou seja, ar e C O 2 , sendo assim:

y C O 2 = P C O 2 P a r   s e c o

Se:

y C O 2 = 0,006

Então:

0,006 = P C O 2 96,4   k P a

P C O 2 = 0,5784   k P a

É isso aí ! Achamos o primeiro dado que precisávamos, agora só o que falta é a constante de Henry, certo?

Passo 3

Para achar a constante de Henry o que fazemos?

Começamos olhando a tabela:

Para 300 K, a constante de Henry para o C O 2 será:

H = 1710   b a r × 100   k P a 1   b a r = 171000   k P a

E agora que temos tudo só precisamos substituir:

y C O 2 _ á g u a = 0,5784   k P a 171000   k P a

y C O 2 _ á g u a = 3,383 × 10 - 6

E finalizamos mais uma !!

Resposta

y C O 2 _ á g u a = 3,383 × 10 - 6

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