As frações molares de N2 e O2 no ar, ao nivel ch do mar, são de aproximadamente 0,78 e 0,21. Calcule as encentrações dos gases (em gramas/L) da solução formada em um frasco aberto com água, a 25^circ C. Sabendo que a Lei de Henrý pode ser escrita como [G]=K KH cdot PG, e que para o N2 e O2 em água os valores de KH são 0,00648 e 0,0130 ( mol / m^3 kPa ), respectivamente. [G] (concentração do gás), KH (constante de Henry), PG (pressãa do gás)

Passo 1

Beleza, vamos lá! Você tem um problema sobre como calcular a concentração de gases ( N2 e O2) dissolvidos na água usando a Lei de Henry. A gente vai precisar entender um pouco de química de soluções e como a pressão parcial dos gases influencia na quantidade que eles se dissolvem na água. Vamos resolver isso passo a passo!

Passo 2

Primeiro, precisamos lembrar o que é a Lei de Henry. Ela nos diz que a concentração de um gás dissolvido em um líquido é proporcional à pressão parcial desse gás acima do líquido. A fórmula é:
[G] = KH cdot PG
Onde:
  • [G] é a concentração do gás na solução,
  • KH é a constante de Henry para o gás,
  • PG é a pressão parcial do gás.

Passo 3

Vamos começar calculando a pressão parcial de cada gás no ar. Sabemos que a pressão atmosférica ao nível do mar é aproximadamente 101,325 , kPa, e que as frações molares de N2 e O2 são 0,78 e 0,21 respectivamente.
A pressão parcial de cada gás é dada por:
PG = fração molar times Ptotal çã
Então:
PN2 = 0,78 times 101,325 , kPa = 79,0385 , kPa
PO2 = 0,21 times 101,325 , kPa = 21,27825 , kPa

Passo 4

Agora, vamos usar a Lei de Henry para encontrar a concentração de cada gás dissolvido na água. Lembrando que KH para N2 é 0,00648 , mol/m^3 cdot kPa e para O2 é 0,0130 , mol/m^3 cdot kPa.
Para N2:
[GN2] = 0,00648 , mol/m^3 cdot kPa times 79,0385 , kPa = 0,5125 , mol/m^3
Para O2:
[GO2] = 0,0130 , mol/m^3 cdot kPa times 21,27825 , kPa = 0,2766 , mol/m^3

Passo 5

Agora, vamos converter essas concentrações de mol/m^3 para g/L para facilitar a interpretação. Sabemos que:
1 , mol/m^3 = 0,001 , mol/L
E precisamos multiplicar pelo peso molecular de cada gás para obter a concentração em gramas por litro.
O peso molecular de N2 é aproximadamente 28 , g/mol e o de O2 é 32 , g/mol.
Para N2:
0,5125 , mol/m^3 times 0,001 , mol/L/mol/m^3 times 28 , g/mol = 0,01435 , g/L
Para O2:
0,2766 , mol/m^3 times 0,001 , mol/L/mol/m^3 times 32 , g/mol = 0,008851 , g/L

Resposta

As concentrações dos gases dissolvidos na água a 25^circ C são aproximadamente:
  • N2: 0,01435 , g/L
  • O2: 0,00885 , g/L

Exercícios relacionados