Um gás é definido como uma substância que se expandeespontaneamente para preencher completamente o recipiente no qual estácontido de maneira uniforme.1- INTRODUÇÃO

Um gás é definido como uma substância que se expande espontaneamente para preencher completamente o recipiente no qual está contido de maneira uniforme. Essa habilidade é bastante perceptível quando liberamos algum gás de odor característico no ambiente, em fração de segundos é possível perceber o odor do gás em todo o ambiente. A esse processo dar-se o nome de difusão gasosa, devido o movimento desordenado das moléculas no ambiente, estimulada também pelas correntes de ar.

Outro processo físico que ocorre com os gases é a efusão gasosa, processo pelo qual um gás passa por um determinado orifício, contudo, obedecendo às mesmas propriedades da difusão.

O princípio que descreve satisfatoriamente o fenômeno de difusão e da efusão gasosa é chamado de Lei de Graham, elucidadas pelas equações de Tomas Graham. A Lei de Graham diz que “a velocidade de difusão ou de

efusão de um gás através de outro é inversamente proporcional à raiz quadrada de sua densidade”. Ou seja:

Esta lei pode ser rearranjada em termos da massa molecular do gás. A uma dada pressão e temperatura, a densidade e a massa molecular de um gás ideal são diretamente proporcionais:

Como o número de mols  é igual à razão entre a massa da amostra   e a sua massa molecular  , por substituição, temos:

Por esta equação, temos:

Se a densidade é proporcional à massa molecular, então, pode-se dizer que a velocidade de difusão e de efusão de um gás é inversamente proporcional à sua massa molecular:

A partir das relações estabelecidas, pode-se afirmar, então, que, quanto maior for a massa molecular do gás, menor é a sua velocidade de difusão e efusão.

Para dois gases A e B submetidos à difusão, a proporcionalidade é inversa:

Esta relação entre dois gases, submetidos à difusão, nas mesmas condições de temperatura e pressão, além de determinar a velocidade de difusão do gás, serve também para determinar sua densidade ou sua massa molecular.

Uma das formas experimentais de se medir a velocidade de difusão de um gás é submeter uma base e um ácido gasoso à difusão dentro de um tubo fechado, onde se possa observar a formação do anel de sal resultante da reação de neutralização. Medindo-se o comprimento desde a rolha que contem o algodão embebido no ácido ou base até o ponto onde o anel começa a se formar, e dividindo-se pelo tempo que o anel leva para se formar, pode-se calcular a velocidade do gás.

Por meio desta relação entre dois gases, submetidos ao processo dedifusão, nas CNTP, além de determinar a velocidade de difusão do gás,também podemos determinar sua densidade ou até mesmo sua massamolecular.Experimentalmente, podemos medir a velocidade de difusão de um gás,ao promover uma reação química entre dois gases, como por exemplo, a deum ácido com uma base em um sistema fechado.Portando, objetivo deste relato experimental é medir a velocidade dedifusão dos gases HCl e NHde um tubo fechado.2- OBJETIVO

Observar a velocidade de difusão dos gases, demonstrando e aplicando a Lei de Graham.

3-MATERIAL E MÉTODO

3.1 Materiais Tubo de vidro de ± 75 cm de comprimento por 2,0 cm de diâmetro; Bancada suporte de madeira; Cronômetro; Régua graduada; Rolhas; Algodão; Pinça metálica;Tubo de vidro de ± 75 cm de comprimento por 2,0 cm de diâmetro; Bancada suporte de madeira; Cronômetro; Régua graduada; Rolhas; AlgodãoTubo de vidro de ± 75 cm de comprimento por 2,0 cm de diâmetro; Bancada suporte de madeira; Cronômetro; Régua graduada; Rolhas; Algodão

Tubo de vidro de ± 75 cm de comprimento por 2,0 cm de diâmetro; Bancada suporte de madeira; Cronômetro; Régua graduada; Rolhas; AlgodãoTubo de vidro de ± 75 cm de comprimento por 2,0 cm de diâmetro; Bancada suporte de madeira; Cronômetro; Régua graduada; Rolhas; AlgodãoTubo de vidro de ± 75 cm de comprimento por 2,0 cm de diâmetro; Bancada suporte de madeira; Cronômetro; Régua graduada; Rolhas; Algodão

Tubo de vidro de ± 75 cm de comprimento por 2,0 cm de diâmetro;

Bancada suporte de madeira;

Cronômetro;

Régua graduada;

Algodão;

3.2 Reagentes

HCl (ácido clorídrico )

NH4OH (hidróxido de amônio )

3.3 Método Experimental

1-Sobre a bancada foi montada toda a estrutura,

2-pegou-se o suporte de madeira e a ele foi colocado o tubo de vidro na horizontal simetricamente.

3- Em seguida, no interior de um exaustor foram embebidos dois chumaços de algodões, um chumaço com ácido clorídrico e o outro com o hidróxido de amônio.

4- Simultaneamente, cada chumaço de algodão foi colocado em uma das extremidades do tubo e tampado com a rolha. Cronometrou-se.

5- Após a formação evidente de um anel branco de sal, resultante do encontro (reação) de neutralização do ácido com a base, a cronometragem foi interrompida e anotou-se o tempo.

4-Resultados

4.1 Resultados

Tempo para formação do anel

t1 =206s

t2 = 206s tm =205

Distância percorrida pelo Gás NH3

d=43,5cm

dm NH3 =43,5

Distância percorrida pelo gás HCl

d = 26cm

dm HCl = 26

4.2 APLICAÇÕES DOS RESULTADOS EXPERIMENTAIS

1- Calcule a velocidade de difusão dos gases NH3 e HCl.

R: VHCl= 26cm/205s= 0,127cm/s

0,127cm 1s

X 100s

X=12,7cm/100 seg

VNH3= 17cm/205s= 0,212cm/s

0,212cm 1s

X 100s

X=21,2 cm/100 seg

2- Conhecendo-se as velocidades de difusão dos gases do ítem anterior e as

velocidades de difusão da Tabela 2.1, construa os gráficos:

a) Velocidade x massa molar

b) log(v) x log (massa molar)

3- Escreva a reação da experiência. De que é formado o anel branco que se formou e o que significa o seu aparecimento

R: NH3 + HCL → NH4CL↓ +H2O

De cloreto de amônio, um sal resultante de uma reação de neutralização.

4- Compare os dados obtidos pela lei de Graham com os teóricos.

Valor Experimental

V NH3

V HCl=0,2120,127

=1,8811

Valor Teórico

√MHCl

√M NH3

=36,517

=1,4653

Erro= ¿¿

5- Justificar os gráficos.

R: No gráfico que relaciona velocidade e massa molar, a curva obedece a Lei

de Graham que confirma que quanto maior a massa de um gás, menor será

sua velocidade. Da mesma forma no segundo gráfico, quanto maior o log

da massa molar do gás, menor é o log da velocidade difusora do mesmo,

mostrando, mais uma vez a relação inversa de proporcionalidade entre os dois.

6-O experimento comprova a lei de Graham? Por quê?

R: Sim, porque, a partir do experimento foi possível comprovar os princípios da

lei de Graham, ou seja, “quanto maior a massa molecular de um respectivo

gás, menor será sua velocidade, quando comparado a outro gás de menor

massa molecular. Podemos assim concluir que a velocidade difusora de um

gás é inversamente proporcional a sua massa molecular”.

7-Um balão, de material permeável às variedades alotrópicas do oxigênio, é

cheio com ozônio e colocado em um ambiente de oxigênio à mesma pressão e

igual temperatura do balão. Responda, justificando sumariamente: o balão se

expandirá ou se contrairá?

Dado: (MM) O=16g/mol

R: Segundo a Lei de Graham, quanto maior a Massa Molar, menor a

velocidade de efusão, sendo assim, a velocidade do oxigênio é maior que a do

ozônio, desta forma o balão se expandirá.

8- Numa sala fechada foram abertos ao mesmo tempo três frascos que

continham, respectivamente, NH3(g), SO2(g) e H2S(g). Uma pessoa que

estava na sala, a igual distância dos três frascos, sentirá o odor destes gases

em que ordem? Dadas as Massas Molares em g/mol: NH3=17; H2S=34 e

SO2=64.

R:sentirá primeiro o odor do em NH3, seguida o odor do H2S, e por ultimo o do

sentirá o odor do SO2

9- Discuta o experimento de uma forma crítica, ou seja, observe os pontos

fracos do experimento e a partir daí dê sugestões para corrigi-los.

R: O experimento podia se mais preciso, pois, há uma perca da solução, devido à dificuldade de coloca-la no tubo, com isso pode haver a demora do aparecimento do anel.

4.2 Discursões

O erro experimental verificado pode ter ocorrido devido a problemas mecânicos no transporte do algodão embebido ou no fechamento

5-Considerações finais

A partir do presente experimento, pode-se obter a velocidade de difusão do gás

cloreto de hidrogênio bem como a velocidade difusora do gás amônia,

chegando à conclusão de que a Lei de Graham se aplica perfeitamente aos

gases, ou seja, quanto maior a massa molecular de um respectivo gás, menor

será sua velocidade, quando comparado a outro gás de menor massa

molecular. Podemos assim concluir que a velocidade difusora de um gás é

inversamente proporcional a sua massa molecular

REFERENCIAS

BRADY, James E. - Humiston, Gerard E. (1996). Química Geral; vol. I, 2.

Edição; Ed. Moderna Ltda., São Paulo; p.225 a 254.

CEUNES – UFES – FÍSICO-QUÍMICA EXPERIMENTAL. Difusão de gases.

Disponível em: <http://www.ceunes.ufes.b r/downloads/2/gilmenebianco-

Exp1_Densidade.pdf>.

Lei de graham de difusão e efusão, estimativa da densidade do dióxido de

carbono (CO2). Disponível em <http://www2.fc.unesp.br/lvq/exp04.htm>

Difusão e Efusão dos Gases. Disponível em

< http://www.brasilescola.com/quimica/difusao-efusao-dos-gases.htm>