QUESTÃO
- Calcule o fator de compressibilidade para
de uma amostra contendo moléculas de
nas seguintes condições: em um recipiente de 500 mL a
, com pressão de 30,0 atm.
a) Qual a pressão seria exercida se o gás fosse ideal nas condições apresentadas?
b) Compare os resultados e descreva os dois tipos de interações intermoleculares responsáveis pelos desvios do comportamento de um gás ideal, e indique a direção dos seus efeitos sobre a pressão.
a) Qual a pressão seria exercida se o gás fosse ideal nas condições apresentadas?
b) Compare os resultados e descreva os dois tipos de interações intermoleculares responsáveis pelos desvios do comportamento de um gás ideal, e indique a direção dos seus efeitos sobre a pressão.
Passo 1
O enunciado pede o fator de compressibilidade para
mol de
num volume de
(isto é,
), à temperatura de
e pressão real de
.
Conteúdo envolvido: equação dos gases ideais
Conteúdo envolvido: equação dos gases ideais
e definição do fator de compressibilidade
Passo 2
Primeiro passamos a temperatura para kelvin:
Em seguida, calculamos a pressão que esse gás teria se fosse ideal, usando
,
e
:
Passo 3
Agora calculamos o fator de compressibilidade na condição real
:
Passo 4
Comparando:
–
–
Logo e
. Isso indica que as forças de atração intermolecular predominam, reduzindo a pressão.
–
–
Logo
Passo 5
Existem dois tipos de interações que desviam o gás do comportamento ideal:
. Atrações intermoleculares (dipolo-dipolo e ligações de hidrogênio em
) – elas diminuem o ímpeto com que as moléculas “batem” nas paredes, reduzindo a pressão.
. Repulsões de curto alcance (exclusão de Pauli, colisões muito próximas) – elas aumentam a pressão porque impedem que as moléculas se aproximem demais.
Em nosso caso ( ), as atrações se sobrepõem às repulsões, diminuindo a pressão em relação ao ideal.
Em nosso caso (
Resposta
(a)
(b) O fator de compressibilidade é . Isso mostra que forças de atração intermolecular (dipolo-dipolo e ligações de H) predominam, diminuindo a pressão real em relação à ideal; as forças de repulsão teriam o efeito oposto.
(b) O fator de compressibilidade é