Uma concentração de 240 ppm de CO foi detectada na saída da chaminé de uma cerâmica (Considerando \mathrm{P}=1,21 \mathrm{~atm}, \mathrm{R}=0,082 \mathrm{~atm} . \mathrm{L} / \mathrm{mol} . \mathrm{K} e \mathrm{T}=28^{\circ} \mathrm{C} ). Converta para:
molaridade ( \mathrm{mol} / \mathrm{L} )

Passo 1

O enunciado pede: converter uma concentração de \,240\\ \text{ppm} de monóxido de carbono (CO) na saída da chaminé para molaridade, isto é, para \mathrm{mol}/\mathrm{L}.
Dados fornecidos:
P = 1,21\\ \text{atm},\quad R = 0,082\\ \text{atm}\cdot\mathrm{L}\cdot\mathrm{mol}^{-1}\cdot\mathrm{K}^{-1},\quad T = 28^\circ\text{C}.
Observação importante (hipótese padrão para gases): quando não é dito o contrário, \,240\\ \text{ppm} será tratado como 240 partes por milhão em volume (v/v), o que é equivalente a uma fração molar para misturas gasosas ideais.

Passo 2

Entendendo o que significa \text{ppm} no contexto de gases e como passar para fração molar.
  • Para gases ideais, fração volumétrica = fração molar.
  • Se a concentração é \,240\\ \text{ppm} (v/v), a fração molar x_{CO} é
x_{CO} = \frac{240}{10^{6}} = 240\times10^{-6} = 2,40\times10^{-4}.
Isto significa que \,2,40\times10^{-4} da quantidade de mols da mistura é CO.

Passo 3

Calcular a pressão parcial do CO usando a fração molar. A pressão parcial é a fração molar multiplicada pela pressão total:
p_{CO} = x_{CO}\cdot P = 2,40\times10^{-4}\times1,21\\ \text{atm} = 2,904\times10^{-4}\\ \text{atm}.
Aqui apenas multiplicamos números: 1,21\cdot2,40\times10^{-4}=2,904\times10^{-4}.

Passo 4

Relacionando pressão parcial com concentração molar usando a equação dos gases ideais. A equação dos gases ideais é
pV = nRT,
onde p é a pressão (atm), V é o volume (L), n é o número de mols, R é a constante dos gases e T é a temperatura em kelvin. Reorganizando para concentração molar c=\dfrac{n}{V} temos
c = \frac{p}{RT}.
Explicando as variáveis: c é a concentração em \mathrm{mol}/\mathrm{L}, p é a pressão parcial do gás considerado, R tem unidades \text{atm}\cdot\mathrm{L}\cdot\mathrm{mol}^{-1}\cdot\mathrm{K}^{-1} e T deve estar em kelvin.

Passo 5

Converter a temperatura para kelvin e calcular RT.
T = 28^\circ\text{C} = 28 + 273{,}15 = 301{,}15\\ \text{K}.
Calculemos R\cdot T:
R\cdot T = 0{,}082\cdot301{,}15 = 24{,}6943\\ \left(\text{atm}\cdot\mathrm{L}\cdot\mathrm{mol}^{-1}\right).

Passo 6

Agora aplica-se c=\dfrac{p_{CO}}{RT}:
c = \frac{2,904\times10^{-4}}{24{,}6943} = 1{,}176\times10^{-5}\\ \mathrm{mol}/\mathrm{L}.
Arredondando com três algarismos significativos (compatível com os dados fornecidos), obtemos
c \approx 1{,}18\times10^{-5}\\ \mathrm{mol}/\mathrm{L}.

Resposta

1{,}18\times10^{-5}\\ \mathrm{mol}/\mathrm{L}

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