Um engenheiro ambiental está avaliando o comportamento de uma mistura de amônia e água em um sistema aquoso, importante para processos de tratamento de efluentes contendo compostos voláteis. Considerando a solução de amônia e água, a 22,1^{\circ} \mathrm{C}, a pressão parcial de vapor d’água, em equilíbrio com a solução, vale 17,58 Torr, sendo a fração molar de água igual a 0,95 . Nessa temperatura, a pressão de vapor da água pura vale 18,77 Torr e a constante de Henry para a amônia é 725 Torr.
a) Calcule a atividade da água nesse sistema. ( \mathrm{R}=0,94 )
b) A pressão parcial de vapor da amônia. ( \mathrm{R}=36,25 Torr)

Passo 1

Olha só: temos uma mistura de amônia em água a 22{,}1^\circ\mathrm{C}. A pressão parcial de vapor da água em equilíbrio com a solução é 17{,}58,Torr e a fração molar de água na fase líquida é 0,95. A pressão de vapor da água pura nessa temperatura vale 18{,}77,Torr e a constante de Henry para a amônia é K_H = 725,Torr. Para resolver, vamos usar a lei de Raoult para calcular a atividade da água e a lei de Henry para achar a pressão parcial de vapor da amônia.

Passo 2

Pela lei de Raoult, a atividade da água é
a_{\text{H}_2\text{O}} = \frac{P_{\text{H}_2\text{O,solu}}}{P^*_{\text{H}_2\text{O}}}.
Substituindo P_{\text{H}_2\text{O,solu}}=17{,}58,Torr e P^*_{\text{H}_2\text{O}}=18{,}77,Torr, vem
a_{\text{H}_2\text{O}} = \frac{17{,}58}{18{,}77} \approx 0,94.

Passo 3

Pela lei de Henry, a pressão parcial de amônia é
P_{\text{NH}_3} = x_{\text{NH}_3}\,K_H,
onde x_{\text{NH}_3} = 1 - x_{\text{H}_2\text{O}} = 1 - 0,95 = 0,05. Logo,
P_{\text{NH}_3} = 0,05 \times 725 = 36{,}25\text{ Torr}.

Resposta

a) a_{\text{H}_2\text{O}} = 0,94
b) P_{\text{NH}_3} = 36{,}25 Torr

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