1. Qual a concentração de \mathrm{N}_{2} em um córrego de água doce em equilíbrio com o ar a 25^{\circ} \mathrm{C} e 1,0 atm? Expresse o valor da concentração em gramas de \mathrm{N}_{2} por litro de solução.
    Dados: Assumir Fração Molar do \mathrm{N}_{2} no \mathrm{Ar}=0,78 / \mathrm{K}_{\mathrm{H}}\left(\mathrm{N}_{2}\right)=8,42.10^{-7}(\mathrm{M} / \mathrm{mmHg}) / MM( \mathrm{N}_{2} ) =28,0 \mathrm{~g} / \mathrm{mol} / Conversão de Unidades: 1 \mathrm{~atm}=760 \mathrm{mmHg}

Passo 1

O enunciado pede a concentração de \mathrm{N}_2 dissolvido em água doce em equilíbrio com o ar a 25^\circ\mathrm{C} e 1{,}0\\ \mathrm{atm}. O conteúdo principal é a Lei de Henry, que diz que a concentração molar c de um gás dissolvido é proporcional à sua pressão parcial P no gás acima da solução:
c = K_H \, P.
Precisaremos de:
  • Fração molar de \mathrm{N}_2 no ar: \chi_{N_2}=0,78.
  • Constante de Henry para \mathrm{N}_2: K_H=8{,}42\times10^{-7}\\ \mathrm{M}/\mathrm{mmHg}.
  • Conversão de pressão: 1\\ \mathrm{atm}=760\\ \mathrm{mmHg}.
  • Massa molar de \mathrm{N}_2: 28{,}0\\ \mathrm{g}/\mathrm{mol}.

Passo 2

Calcular a pressão parcial de \mathrm{N}_2 em mmHg:
P_{N_2} = \chi_{N_2}\,P_{\text{total}} = 0,78 \times 760\\ \mathrm{mmHg} = 592{,}8\\ \mathrm{mmHg}.

Passo 3

Aplicar a Lei de Henry para obter a concentração em mol/L:
c = K_H\,P_{N_2} = \bigl(8{,}42\times10^{-7}\bigr)\times 592{,}8 \approx 4{,}99\times10^{-4}\\ \mathrm{mol/L}.

Passo 4

Converter a concentração de mol/L para g/L usando a massa molar de \mathrm{N}_2:
\text{concentração em g/L} = \bigl(4{,}99\times10^{-4}\\ \mathrm{mol/L}\bigr)\times\bigl(28{,}0\\ \mathrm{g/mol}\bigr) \approx 1{,}40\times10^{-2}\\ \mathrm{g/L}.çã

Resposta

A concentração de \mathrm{N}_2 na água é aproximadamente 1,4\times10^{-2}\\ \mathrm{g/L}.

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