Um dado contaminante atmosférico é lançado pelas chaminés de uma indústria local. Sua concentração foi determinada pelos analistas em (7,3 ppm). Considerando um poluente qualquer, resolva os exercícios. (Dados: (P=0,98 atm, R=0,082 atm. L / mol.K) e (T=25 { }^{\circ} C) ).
a) Determinação do volume ocupado pelas 1.000.000 moléculas de ar.
b) Determinação do número de mols do poluente.
c) Determine a concentração em mol/L do poluente.
a) Determinação do volume ocupado pelas 1.000.000 moléculas de ar.
b) Determinação do número de mols do poluente.
c) Determine a concentração em mol/L do poluente.
Passo 1
O enunciado pede três coisas claras:
- Determinar o volume ocupado por
moléculas de ar nas condições dadas. - Determinar o número de mols do poluente correspondente à concentração informada.
- Determinar a concentração em mol/L do poluente.
Dados fornecidos:
Concentração do poluente:
(isto é,
partes por
— ou
moléculas de poluente a cada
moléculas de ar, assumindo ppm como fração molar/volumétrica). Vou usar também o número de Avogadro
Passo 2
Primeiro converto o número de moléculas em mols (explicação rápida: uma mole contém
moléculas; então o número de mols é o número de moléculas dividido por
). Para
moléculas:
Faço o cálculo:
Interpretação:
moléculas correspondem a cerca de
mol.
Passo 3
Agora uso a equação dos gases ideais para achar o volume ocupado por essa quantidade de ar. A equação é:
onde
é a pressão,
o volume,
o número de mols,
a constante dos gases e
a temperatura em Kelvin. Reorganizando para
:
Substituo
,
,
e
. Primeiro calculo
:
Agora
Finalmente
Interpretação:
moléculas de ar, nas condições dadas, ocupam aproximadamente
.
Passo 4
Agora determino o número de mols do poluente presente naquele conjunto de
moléculas. A concentração
significa que, a cada
moléculas,
são do poluente. Então o número de mols do poluente é:
Faço o cálculo:
Observação alternativa (mesma resposta): como ppm é fração molar, a fração molar é
, então
.
Passo 5
Por fim, calculo a concentração em mol/L do poluente. Definição: concentração molar
é
(mols por litro). Aqui:
Substituindo os valores obtidos:
Comentário didático: há outro caminho curto para chegar aqui — usar a densidade molar do ar nas condições dadas, que é
(mols por litro), e multiplicar pela fração molar (ppm/10^6):
Calculando
e multiplicando por
volta-se ao mesmo
. Mesmo resultado, verificação feita.
Resposta
a)
b)
c)