m04a01_quimica Gases Teoria cinético-molecular e o comportamento dos gases

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Química Módulo IV

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Gases: Teoria cinético-molecular e o comportamento dos gases Objetivo: conhecer a Teoria cinético-molecular dos gases e familiarizar-se com as três variáveis que descrevem o comportamento dos sistemas gasosos: pressão, temperatura e volume.

Você, por certo, já ouviu falar que quando ocorre uma partida de futebol em uma cidade de grande altitude (como La Paz na Bolívia, com mais de 3600 m acima do nível do mar), o time visitante fica prejudicado porque não está acostumado com “a altitude”. Por que isso acontece? Porque quanto mais subimos, nos afastando do nível do mar, menor é a espessura da camada de ar sobre a cidade, e menor será, portanto, a pressão que esta camada de ar exerce sobre o local, como se observa na figura a seguir.

Podemos dizer que quanto mais subimos, mais rarefeito o ar fica. Como o ar contém gás oxigênio, elemento que precisamos para viver, será menor o suprimento dele para os pulmões, causando dificuldades respiratórias.

A diminuição dessa

concentração provoca dificuldade de produzir energia, que vem da respiração celular, conforme a equação geral: C6H12O6 + O2  CO2 + H2O + Energia

Uma forma de minimizar este problema dos jogadores é chegar com antecedência de algumas semanas, ou, no mínimo, alguns dias, para que o organismo tenha tempo de se adaptar à menor disponibilidade de oxigênio do local.

Outra consequência do ar rarefeito em cidades altas é que a bola encontra menor resistência do ar em seu trajeto e, portanto, alcança distâncias maiores, dificultando os passes e fazendo com que o jogador precise correr mais para recuperá-la.

O organismo dos habitantes de cidades altas como La Paz e Quito se adapta para a atmosfera rarefeita produzindo uma quantidade maior de hemoglobina, a proteína que carrega o oxigênio para os tecidos e órgãos. Isso acaba compensando a redução deste precioso gás na atmosfera.

O ar atmosférico é uma mistura de diversas substâncias em diferentes proporções, conforme se observa na Tabela a seguir:

Substâncias

% em Volume

Nitrogênio (N2)

78,09%

Oxigênio (O2)

20,95%

Atgônio (Ar)

0,93%

Água (H2O), Gás carbônico (CO2) e outros 0,03%

Dependendo do local, o ar atmosférico também pode conter, em quantidades diferentes, outras substâncias, como CO, O3, NO, SO2, NO2. Em grandes centros urbanos, a concentração destes gases poluentes é muito maior, devido à queima de combustíveis fósseis. A Teoria cinético-molecular interpreta o estado gasoso como sendo constituído de partículas com alta energia cinética (energia de movimento), deslocando-se em linha reta individual e caoticamente. Considera-se que a distância entre as moléculas é tão grande que não faz diferença o tamanho de cada molécula, assim como serão desprezíveis possíveis forças de interação entre elas (atração ou repulsão). As colisões que podem existir aleatoriamente entre as partículas ou entre

as partículas e as paredes do recipiente onde estão contidas são consideradas “perfeitamente elásticas”, ou seja, sem perda de energia.

Variáveis do estado gasoso:

Há três variáveis que interferem no comportamento dos gases:  Temperatura (T): está diretamente relacionada à quantidade de agitação molecular, que confere, à estrutura, vibrações angulares, estiramentos de ligações, movimentos de rotação e, principalmente, de translação. Deste modo, quanto maior a temperatura de um sistema gasoso, maior será a “agitação” e velocidade das moléculas. A temperatura pode ser expressa em: ºC (graus Celsius), ºF (graus Fahrenheit) e K (Kelvin, temperatura absoluta); e estas unidades podem ser interconvertidas, conforme a necessidade, usando as seguintes equações:

Fórmulas de Conversão de Temperatura Equação Celsius ⇔ Fahrenheit

°F = °C x 1.8 + 32

Celsius ⇔ Kelvin

K = C° + 273.15

Kelvin ⇔ Fahrenheit

°F = K x 1.8 -459.67

http://www.fem.unicamp.br/~instmed/Temperatura_1.pdf em 26/09/2012



Volume (V): como as moléculas em estado gasoso têm sempre muita energia cinética (ou seja, movimentam-se, deslocam-se bastante no espaço), o gás sempre se expande de modo a ocupar o maior espaço possível, ou seja, se expande até ocupar todo o volume do recipiente no qual está contido. Assim sendo, o volume de um gás sempre é o volume do recipiente onde ele está. O volume pode ser expresso em diferentes unidades: L (litro), mL (mililitro), m 3 (metro cúbico), dm3 (decímetro cúbico) entre outras, que podem ser interconvertidas.



Pressão (P): é a manifestação das colisões das partículas gasosas nas paredes do recipiente em que o gás está confinado. Quanto mais moléculas estiverem colidindo com as paredes, maior pressão o gás exercerá. E quanto

mais rápido elas se deslocarem, maior será o número de colisões por unidade de tempo e, consequentemente, maior pressão será exercida. A pressão também pode ser expressa em diversas unidades interconversíveis: atm (atmosfera), mmHg (milímetros de mercúrio), Pa (Pascal), kg/m 2 (quilograma por metro quadrado) e outras.

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REFERÊNCIAS

ATKINS, Peter; JONES, Loreta. Princípios de química: Questionando a vida moderna e o meio ambiente. Porto Alegre: Bookman, 2001. FELTRE, Ricardo. Química. 6. ed. São Paulo: Moderna, 2004. FONSECA, Martha Reis Marques da. Química: meio ambiente, cidadania, tecnologia. São Paulo: FTD, 2010. SANTOS, Celênia Pereira. et al. Papel: como se fabrica? Química nova na escola, São Paulo, n. 14, nov. 2001. USBERCO, João; SALVADOR, Edgard. Química. 5. ed. São Paulo: Saraiva, 2002.