Qual é a solubilidade molar em água a 20^{\circ} de:
\mathrm{CO}_{2} em 0,10 atm

Passo 1

O que o enunciado pede: a solubilidade molar (concentração em mol·L^{-1}) de \mathrm{CO}_2 em água a 20^\circC quando a pressão parcial de \mathrm{CO}_2 é \,0,10\\ \mathrm{atm}.
Informações dadas:
P_{\mathrm{CO}_2}=0,10\\ \mathrm{atm}
e a temperatura é 20^\circC.

Passo 2

Conceito que vamos usar (a “aula rápida”): Henry é uma lei simples que relaciona a concentração de um gás dissolvido numa solução com a sua pressão parcial acima da solução. Em palavras: quanto maior a pressão do gás sobre a água, mais gás se dissolve, em proporção (na aproximação linear de Henry). A forma matemática que usamos é a seguinte:
c = k_H \, p
onde:
  • c é a concentração do gás dissolvido em \mathrm{mol\;L^{-1}} (isso é a solubilidade molar que queremos);
  • k_H é a constante de Henry (com unidade \mathrm{mol\;L^{-1}\;atm^{-1}} na forma que usamos aqui);
  • p é a pressão parcial do gás em \mathrm{atm}.
Explicação das variáveis: k_H diz “quantos mols por litro se dissolvem por cada atm de pressão”. Se eu dobrar a pressão p, c dobra — é proporcional.

Passo 3

Precisamos de um valor para a constante de Henry para \mathrm{CO}_2 em água a 20^\circC. Esse valor é tabelado; uma tabela comum fornece
k_H(\mathrm{CO}_2,\;20^\circ\mathrm{C}) \approx 0,034\\ \mathrm{mol\;L^{-1}\;atm^{-1}}.
Obs.: usei o valor tabelado da constante de Henry para \mathrm{CO}_2 à temperatura pedida. Pequenas tabelas de referência podem apresentar valores ligeiramente diferentes (diferenças de poucos por cento), mas esse valor é o usado rotineiramente em exercícios.

Passo 4

Agora aplicamos a lei de Henry substituindo k_H e p na fórmula. Lembre-se de manter unidades consistentes ( \mathrm{atm} com \mathrm{atm^{-1}} em k_H):
c = k_H\,p = 0,034\\ \mathrm{mol\;L^{-1}\;atm^{-1}}\times 0,10\\ \mathrm{atm}.

Passo 5

Fazendo a multiplicação passo a passo:
0,034\times 0,10 = 0,0034.
Como as unidades \mathrm{atm^{-1}} e \mathrm{atm} se cancelam, sobra:
c = 0,0034\\ \mathrm{mol\;L^{-1}}.
Em notação científica isso é
c = 3,4\times 10^{-3}\\ \mathrm{mol\;L^{-1}}.

Passo 6

Comentário prático (para te animar): se quiser transformar em gramas por litro para ter uma sensação física da quantidade, multiplica por massa molar do \mathrm{CO}_2 ( 44,0\\ \mathrm{g\;mol^{-1}}):
0,0034\\ \mathrm{mol\;L^{-1}}\times 44,0\\ \mathrm{g\;mol^{-1}} \approx 0,15\\ \mathrm{g\;L^{-1}},
ou seja, é bem pouco — isso explica por que refrigerantes precisam de alta pressão para manter bastante \mathrm{CO}_2 dissolvido.

Resposta

c=0,0034\\ \mathrm{mol\;L^{-1}}

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