Em relação a solubilidade do gás oxigênio em água, responda:
Sabendo que a solubilidade do oxigênio a
corresponde a
(em massa), calcule a constante de Henry
.
Sabendo que a solubilidade do oxigênio a
Passo 1
Beleza, vamos dar uma olhada no que a questão pede. A gente sabe que a solubilidade do gás oxigênio na água a
é de
em massa. O objetivo aqui é calcular a constante de Henry, que a gente chama de
. Para isso, vamos precisar entender um pouquinho de como funciona a solubilidade dos gases na água e aplicar a Lei de Henry, que relaciona a pressão do gás com a sua concentração na solução.
Passo 2
Primeiro, vamos entender o que significa
em massa. “ppm” significa “partes por milhão”, ou seja, para cada milhão de partes de água, temos 14,7 partes de oxigênio. Para facilitar nossos cálculos, vamos converter isso para mol/L.
Passo 3
Vamos assumir que temos 1 kg de água, que é aproximadamente 1 litro (já que a densidade da água é ~1 kg/L). Então, 14,7 ppm significa 14,7 mg de oxigênio dissolvido em 1 litro de água.
Passo 4
Agora, precisamos converter 14,7 mg de O₂ para mols. A massa molar do oxigênio (O₂) é aproximadamente 32 g/mol.
Passo 5
Então, a concentração de O₂ na água é aproximadamente
.
Passo 6
Agora, vamos aplicar a Lei de Henry, que na forma que vamos usar é:
Onde:
- $ C $ é a concentração do gás na solução (mol/L).
- $ P $ é a pressão parcial do gás (atm).
- $ \mathrm{K}_{\mathrm{H}} $ é a constante de Henry (atm·L/mol).
Queremos encontrar $ \mathrm{K}_{\mathrm{H}} $, então vamos reorganizar a fórmula:
Passo 7
Precisamos saber a pressão parcial do oxigênio. Normalmente, em condições padrões de pressão atmosférica (1 atm) e considerando que o ar é composto aproximadamente por 21% de oxigênio, a pressão parcial do O₂ é:
Passo 8
Agora, substituímos os valores na fórmula da constante de Henry:
Resposta
A constante de Henry para o oxigênio em água a
é aproximadamente
.