Uma placa de níquel está em contato com gás hidrogênio, a 358 K e 300 kPa . Sabendo que a solubilidade do hidrogênio no níquel a essa temperatura é
.bar), determine a concentração mássica do hidrogênio na interface da fase sólida.
Passo 1
Beleza, vamos lá! A gente tem uma placa de níquel em contato com gás hidrogênio a uma temperatura de 358 K e uma pressão de 300 kPa. A solubilidade do hidrogênio no níquel nessa condição é de
. Nosso objetivo aqui é descobrir qual é a concentração mássica do hidrogênio na interface da fase sólida. Para isso, vamos precisar usar conceitos de solubilidade, conversão de unidades e cálculo de concentração mássica.
Passo 2
Primeiro, vamos ajustar as unidades da pressão para ficarem compatíveis com a solubilidade que está dada em bar. Sabemos que:
Portanto, para converter 300 kPa para bar:
Passo 3
Agora, vamos calcular a concentração molar do hidrogênio na fase sólida usando a solubilidade fornecida. A solubilidade
nos dá a quantidade de mols de hidrogênio dissolvidos por metro cúbico por bar de pressão. A fórmula para encontrar a concentração molar
é:
Substituindo os valores:
Passo 4
Agora que temos a concentração molar, vamos converter isso para concentração mássica. Para isso, precisamos saber a massa molar do hidrogênio. Como estamos lidando com
, a massa molar é:
A concentração mássica ($ \rho $) é dada por:
Substituindo os valores:
Convertendo para gramas por metro cúbico:
Resposta
A concentração mássica do hidrogênio na interface da fase sólida é aproximadamente
ou
.