Enunciado
Química - Princípios de Química: Questionando a Vida Moderna e o Meio Ambiente - 5ª Edição - Peter Atkins, Loretta Jones e Leroy Laverman- Ed: 5º - Capítulo 4.1 - Ex. 98
98. Os quatro balões abaixo foram preparados com o mesmo volume e temperatura. O balão I contém átomos de ; o balão II, moléculas de ; o balão III, átomos de ; o balão IV, moléculas de . Que balão tem (a) o maior número de átomos; (b) a maior pressão; (c) a maior raiz quadrada das velocidades quadráticas médias; (d) a maior energia cinética molar?
Passo 1
a) Bom! O balão vai conter átomos de . O balão contém moléculas de , o que equivale a átomos de . O balão contém átomos de . E quer ver só como as aparências eneganam. O balão contém moléculas de , só que cada molécula contém átomos. Temos então um total de átomos no balão , que é o nosso vencedor do dia.
Passo 2
b) O raciocínio aqui é um pouco diferentes, pois mesmo que um frasco tenha mais átomos não quer dizer que tenha maior número de mols. Veja bem, a definição de mol é dada por:
Ou seja, essa definição varia se temos uma substância simples, casos do , e ou composta, caso do .
Agora, analisemos uma coisa!!! A pressão de acordo com a lei dos gases ideais, é dada pela seguinte fórmula abaixo:
Como todos os balões tem a mesma temperatura e volume, aquels frasco que tiver o maior número de mols é que terá maior pressão. E qual é esse balão? Ou seja, qual é o balão que contém o maior número de entidades elementares, seja sua fórmula dada por uma molécula ou apenas um elemento químico simples?
Bem! Esse balão é o de número , que contém átomos da substância simples argônio e apresenta o seguinte número de mols:
E comparando com os outros balões:
Tudo certo!!!
Passo 3
c) A raiz quadrada das velocidades quadráticas médias moleculares é dada pela seguinte fórmula:
Com isso, vemos que a raiz quadrada das velocidades quadráticas médias moleculares e a massa molar, que varia para a amostra de cada frasco são inversamente proporcionais. Quanto menor a massa molar, maior a velocidade:
E qual balão contém a amostra com menor massa molar, analisando os dados que tempos abaixo:
Bom! O balão de número , obviamente tem a menor massa molar e portanto, a maior raiz quadrada das velocidades quadráticas médias moleculares.
Passo 4
d) A energia cinética molar é dada pela seguinte fórmula:
Como todos os balões tem a mesma temperatura, aquele balão que tiver o maior número de mols é que terá maior pressão. E qual é esse frasco? Ou seja, qual é o balão que contém o maior número de entidades elementares, seja sua fórmula dada por uma molécula com dois elementos químicos ou apenas uma fórmula com um elemento químico simples?
Bem! Esse balão é o de número , contém átomos da substância simples argônio e contém o seguinte número de mols
Resposta
a)
b)
c)
d)